→ Metabolismo ed energia

Vi ricordate di John Glenn? Nel 1998, quando aveva ormai 77 anni, è tornato nello spazio per sottoporsi ad alcuni studi sulla fisiologia umana in età avanzata. Niente male davvero! Questo astronauta americano rimarrà famoso anche per uno dei primi spuntini spaziali della storia: nel 1962, a bordo della navicella Friendship 7, Glenn assaggiò un po’ di succo di mela in un tubetto, in assenza di gravità.

Oggi, sulla ISS, si mangia decisamente meglio e l’aspetto qualitativo-nutrizionale è decisamente importante. L’esperimento Energy (Astronaut’s Energy Requirements for Long-Term Space Flight), in particolare, ha il compito di misurare il cambiamento nel bilancio energetico osservato negli astronauti durante le missioni di lunga durata. Il fabbisogno energetico dei membri dell’equipaggio è uno dei fattori fondamentali perché da esso dipendono le condizioni di salute di coloro che si trovano sulla ISS, il livello delle loro prestazioni lavorative e il successo globale di un volo spaziale di molti mesi. Non bisogna poi trascurare il fatto che è anche possibile stabilire con precisione la quota del carico utile (payload) che è necessario assegnare al cibo.

La costruzione della Stazione Spaziale Internazionale ha permesso di prolungare la permanenza degli astronauti nell’orbita bassa terrestre. Allo stesso tempo è anche aumentata l’importanza della nutrizione come possibile contromisura agli effetti negativi della microgravità. Una dieta sana ed equilibrata fa certamente bene sulla Terra, ma ancora di più nello spazio.

Il mantenimento del giusto bilancio energetico in assenza di peso non è affatto facile. Normalmente, il metabolismo basale rappresenta il 60-70% del totale. Poi bisogna tener conto del metabolismo cinetico, cioè quello legato al movimento, allo sport e all’attività fisica, che ha un peso del 15-30%. La parte rimanente del fabbisogno energetico è legata, infine, alla termogenesi indotta degli alimenti, che è pari al 5-15% del totale.

L’astronauta ESA Alexander Gerst durante una sessione dell’esperimento ENERGY, che cerca di capire quanta energia viene utilizzata dagli astronauti sulla ISS.

Provate a immaginare un astronauta affamato e senza energie durante un momento critico, come ad esempio una passeggiata spaziale o mentre scende sulla superficie di Marte…sarebbe un bel problema! Proprio per questo l’esperimento Energy cerca di studiare il dispendio energetico di un astronauta durante la missione: bisogna infatti cercare di trovare l’equilibrio per garantire che ci sia abbastanza cibo (e quello giusto) ma non troppo, dovendo tenere conto delle difficoltà e dei costi di trasporto fino alla ISS. Si tratta di un esperimento complesso e vi hanno partecipato anche gli astronauti ESA  André Kuipers, Luca Parmitano e Alexander Gerst.

Come molti esperimenti di fisiologia umana I dati vengono raccolti prima, durante e dopo il volo: in questo modo anche le più piccole differenze possono essere registrate e prese in analisi. La parte dell’esperimento condotta in microgravità è durata per ogni astronauta undici giorni. Durante questo periodo ognuno ha mangiato per i primi due giorni solamente del cibo prescelto apposta per l’esperimento, tenendo registrazione di ogni pasto attraverso bar code e dei questionari compilati da parti dell’astronauta. Anche i liquidi sono stati controllati ed è stata fatta bere agli astronauti solo acqua con isotopi di deuterio. Gli isotopi contenuti nell’acqua, innocui, permettono ai ricercatori di esaminare i cambiamenti di energia nel corpo dell’astronauta grazie alle analisi delle urine fatte sui campioni prelevati in questi undici giorni.

Oltre ad acqua e cibo per l’esperimento è stato importante registrare la quantità di ossigeno assorbita respirando dall’astronauta, in un intervallo di 20-50: in questo modo è possibile capire la quantità di energia consumata prima e dopo i pasti.

Infine tutta l’attività fisica eseguita negli undici giorni viene regolata grazie a dei monitor. In questo modo è  possibile poi distinguere in fase di analisi dei dati tra l’energia consumata per l’attività fisica e quella legata alla termogenesi del cibo.

Martina Heer

Per capire che ore sono sulla Stazione Spaziale Internazionale certo non si può guardare fuori dalla finestra (sebbene quella in dotazione agli astronauti sia molto grande e abbia una vista fantastica) e vedere se è giorno o notte.

Noi abitanti della ISS, infatti, ogni ventiquattro ore vediamo in media quindici albe mentre la Stazione gira attorno al mondo!

Nonostante questo siamo ancora comunque abituati ad avere una giornata di ventiquattro ore, a dormire la “notte” e a mangiare tre pasti il giorno (più ovviamente qualche occasionale snack). Per questo motivo la nostra giornata, che segue il fuso orario di Greenwich, è regolata con gli stessi ritmi che avremmo sulla Terra. Solitamente gli impegni di ogni membro dell’equipaggio durante i giorni lavorativi non permettono di condividere insieme pranzi e cene; cosa che invece accade nei weekend dove la cena diventa un momento di condivisione per tutti noi.

Ma come si organizza il pranzo o la cena di un astronauta? Dove si prepara il cibo?

Le scorte di cibo sono conservate in varie borse in diversi luoghi della Stazione – molte sono nel PMM Leonardo, il modulo fornito dall’Agenzia Spaziale Italiana. Nel Nodo 1 (Harmony), c’è il cosiddetto cibo “in uso”: di che si tratta? E’ presto spiegato. Prendiamo per esempio la categoria “verdura e minestre”: a bordo ci sono diverse borse di verdura e minestre ancora sigillate. Quella aperta e in uso è nel Nodo 1 in una cassettina rigida. Quando cerco una minestra o una zuppa apro quella cassettina e vedo che cosa è in offerta: ho provato per esempio un’ottima zuppa di lenticchie e dei gustosi asparagi! Quando la cassettina è vuota, si va a recuperare la prossima borsa di verdure e minestre… ma non prima della data in cui siamo autorizzati ad aprirla! Questo per evitare che mangiamo le scorte del prossimo equipaggio: sarebbe davvero pessima etichetta spaziale.

Che cosa abbiamo oltre verdure e minestre? Senza andare a controllare, mi vengono in mente le categorie “ frutta e frutta secca”, “colazione”, “ contorni”, “carne e pesce”.

Alcuni cibi sono pronti per essere consumati: per esempio le tortillas o la frutta secca. Altre devono essere reidratati con acqua calda (per esempio la mia quiche di verdure di stamattina a colazione) o con dell’acqua a temperatura ambiente (per esempio i cereali con mirtilli di ieri mattina). Altre vivande vanno invece soltanto scaldate nello scaldavivande elettrico, che ha la forma di una valigetta. Per esempio i miei pomodori con melanzane di oggi a pranzo!

Quando arriva un veicolo, per qualche giorno c’e’ anche del cibo fresco. Per esempio, con la nostra Soyuz sono arrivati pomodori, arance e mele. Inoltre, ogni astronauta ha il proprio “ bonus food”, nove borse di cui possiamo specificare il contenuto! Del mio bonus food parleremo parecchio qui si Avamposto 42!

Che utensili utilizziamo per mangiare? Gli strumenti principe sono le forbici, per aprire le buste, e il cucchiaio lungo: questo per riuscire a recuperare il cibo fino in fondo alle buste. Un piccolo set di forbice, cucchiaio e forchetta vola con noi sulla Soyuz ed è poi trasferito sulla Stazione: e uno dei primi consigli di Butch all’arrivo è stato “Attenti a non perdere il vostro cucchiaio!”

Samantha Cristoforetti

La foto di copertina è stata scattata durante la nostra cena per il giorno del Ringraziamento ieri sera. Altre foto qui.

Il giusto apporto calorico ed energetico è indispensabile anche in microgravità. Per poter svolgere al meglio tutte le attività previste, anche l’astronauta deve distribuire equamente i pasti durante la giornata. Il piano alimentare giornaliero ideale è suddiviso in 5 pasti e da questo si può intuire che un ruolo importantissimo è ricoperto dagli spuntini di metà mattina e metà pomeriggio.

Per Samantha, la cui missione Futura è frutto della collaborazione tra ASI, ESA e Aeronautica Militare, Argotec ha messo a punto degli snack che permettessero di apportare energia a lunga durata, senza appesantire la digestione e senza rendere difficoltoso l’assorbimento dei nutrienti.

Troppo spesso si consumano merendine e snack ricchi di zucchero e confezionati con cereali raffinati, conservanti e coloranti. Non dobbiamo dimenticare che, senza andare troppo indietro nel tempo, i nostri antenati non avevano a disposizione molti degli ingredienti che oggi sono sin troppo presenti nella nostra alimentazione. Era molto più marcato il concetto di stagionalità e spesso il cibo era reperibile a Km zero.

Per Samantha e per la produzione del suo bonus food sono stati fondamentali questi concetti. Basti pensare allo smoothie di frutta realizzato dallo Space Food Lab di Argotec. Se vogliamo, si tratta dello snack più rappresentativo essendo composto da mele, pere, fragole con un pizzico di cannella. Un semplicissimo frullato di frutta prodotto con ingredienti sani e maturi al punto giusto. Seguire questi parametri significa ottenere il massimo dalla natura, avere il giusto apporto di micronutrienti, il giusto grado zuccherino, nonché un adeguato apporto di fibra, senza dover aggiungere dolcificanti e conservanti di alcun tipo.

In nessun caso, negli snack di Samantha, è presente zucchero raffinato. Questa scelta è stata dettata dal fatto di voler esaltare, senza coprirli, i sapori naturali degli ingredienti.

I dolcificanti raffinati o di sintesi rappresentano un agente inquinante non solo per l’organismo ma anche per il nostro palato. Sono bastati alcuni accorgimenti per poterne fare a meno. Per esempio, assemblare ingredienti dolci per natura come frutta essiccata (mele secche, datteri, uvetta sultanina), frutta secca a guscio, cereali soffiati integrali in modo da produrre una merenda naturale al 100%, completa e gustosa.

Fra gli ingredienti utilizzati da Argotec per queste preparazioni alcuni spiccano per caratteristiche anti-infiammatorie, antiossidanti, antibatteriche, utili a mantenere in buona salute l’organismo e a conferire uno stato di appagamento e serenità. Fra questi possiamo elencare la cannella, il cacao, le nocciole, i frutti a bacca rossa e i semi oleosi.

Da tutto questo si intuisce il fatto che la natura, se rispettata e seguita nei suoi ritmi, ci aiuta sempre e comunque. In secondo luogo, la scelta accurata e attenta della materia prima ci permette di avere un prodotto di partenza già completo e gustoso al quale non è necessario aggiungere ingredienti dal nome troppo strano.

Stefano Polato

Per saperne di più: https://argotec.it

 A domani per la seconda parte e…una gustosa ricetta!

Gli alimenti sono costituiti da un insieme di sostanze che hanno funzioni diverse all’interno del nostro organismo e che vengono genericamente definiti nutrienti. Questi a loro volta si suddividono in macro e micro-nutrienti a seconda della quantità necessaria ad un corretto funzionamento del nostro organismo.

Carboidrati, proteine e grassi sono macronutrienti mentre vitamine e minerali sono micronutrienti.

I macronutrienti sono le sostanze di cui il corpo ha un grande bisogno perché apportano energia e materia prima per la costruzione e riparazione dei tessuti. I micronutrienti, invece, sono necessari in piccole quantità perché hanno principalmente funzioni di regolazione. Come mai si parla di calorie e cosa sono?

La caloria alimentare è, l’energia necessaria per innalzare di 1°C la temperatura di un kg di acqua distillata ed è in pratica un indicatore dell’apporto energetico di un alimento. Nella classica piramide alimentare adottata anche nel nostro Paese si consiglia di assumere circa il 60% delle calorie giornaliere da carboidrati di cui almeno tre quarti da carboidrati complessi, circa il 20-25% da grassi e il rimanente dalle proteine.

A queste indicazioni possiamo aggiungerne altre più specifiche. In primo luogo, una buona parte dei carboidrati può arrivare  da frutta e verdura invece  che da pane, pasta, pizza o patate.

Quando poi si sceglie di usare dei cereali, meglio se si assumono quelli integrali ricchi di fibra.

I grassi che devono essere più presenti sono per esempio quelli monoinsaturi dell’olio d’oliva extravergine e quelli polinsaturi del pesce azzurro, rispetto invece a quelli saturi di carne rossa e formaggi. Per lo stesso motivo, nello scegliere le proteine scegliamo più spesso quelle magre e con grassi sani come quelle del pesce, oppure quelle vegetali fornite dai legumi.

E poi non dimentichiamo l’acqua, l’elemento vitale per eccellenza che forma circa il 60% del nostro corpo e senza la quale l’intera macchina metabolica sarebbe destinata a fermarsi.

Dr. Filippo Ongaro

Per saperne di più: https://www.filippo-ongaro.it/

Quanti, leggendo sulla confezione di un alimento, cercano subito quante calorie contiene trascurando tutte le informazioni sulla quantità di proteine, zuccheri e grasse e sulla tipologia di ingredienti? Quante volte si associa l’idea di sana alimentazione al semplice mangiare meno? Sembra che il nostro rapporto con il cibo si basi quasi esclusivamente sulle calorie, non considerando quindi tante altre importanti informazioni che sono presenti in ogni alimento.

Su questo tema, un diverso punto di vista è offerto dalla nutrigenomica ogni  alimento non è un semplice insieme di calorie ma un veicolo di informazioni che entrano nell’organismo e agiscono sui processi cellulari, l’espressione genica e la funzionalità metabolica.

Secondo la nutrigenomica, quindi, bisogna considerare non solo la quantità di calorie ma anche la loro qualità. Per capire questo concetto basti pensare alla frutta secca: i dolciumi sono ad esempio molto ricchi di calorie ma come qualitá non possono essere certo paragonate a quelle provenienti ad esempio da mandorle, nocciole e noci..Se attraverso la frutta secca nutriamo l’organismo con sali minerali, grassi sani e antiossidanti, con caramelle e merendine forniamo al corpo solo zuccheri.

Diversi studi indicano come un’alimentazione sana non dipenda solo dalle quantità di calorie ingerite ma  anche dalla qualità dei cibi e dal corretto bilanciamento tra macro e micronutrienti, cioè tra proteine, carboidrati e grassi oltre che vitamine, sali minerali e fibre.

Le calorie quindi contano ma sono solo uno dei molteplici fattori da considerare per capire come il cibo influisce sulla salute del nostro organismo.

Dr. Filippo Ongaro

Per saperne di piú: https://www.filippo-ongaro.it/

Nell’immaginario collettivo l’astronauta lo pensiamo permanentemente occupato a viaggiare nello spazio ma ovviamente non è così.

Anche se le missioni possono durare vari mesi, si tratta pur sempre di poca cosa rispetto agli anni  che in media una  persona passa sulla Terra.

La salute e l’alimentazione degli equipaggi va curata quindi prima, durante e dopo il volo, con un obiettivo di prevenzione a lungo termine. Nel periodo della missione spaziale si cerca di dare quindi continuità ad alcune pratiche preventive, nonostante le difficoltà imposte dalla vita sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

La dieta di un astronauta  cerca di rispecchiare il più possibile i gusti e i fabbisogni calorici e nutrizionali della persona l’attività fisica deve comprendere sia lavori per il cuore e i polmoni sia altri per i muscoli usando appositi attrezzi sviluppati per l’ISS e un contatto regolare con uno specialista in sala controllo a terra aiuterà a tenere a bada lo stress che si accumula nei mesi nello spazio.

Per quello che riguarda il regime alimentare il lavoro inizia molto prima della missione con uno studio dei gusti e delle esigenze nutrizionali di ogni membro dell’equipaggio che sarà necessario per sviluppare un menù completo per l’intera missione. Verrà poi data la possibilità all’astronauta di assaggiare ciascun alimento e di valutarne il gusto. L’introito calorico é calcolato sulla base del dispendio previsto e della necessità di preservare tessuto muscolare e osseo, particolarmente sensibili al volo spaziale. Insomma nella vita di un astronauta nulla è lasciato al caso e, soprattutto durante la missione, variabili come l’alimentazione sono tenute sotto stretto controllo perché la ricerca svolta dalle agenzie spaziali conferma come il corretto nutrimento sia fondamentale per mantenere la salute degli equipaggi.

Dr. Filippo Ongaro

Per saperne di più:  https://www.filippo-ongaro.it/