Il gatto, perchè è un carnivoro non preso sul serio

Il gatto selvatico (Felis silvestris), parente alla lontana del nostro gatto domestico, è noto per essere un carnivoro obbligato.  Da una prospettiva puramente nutrizionale, questo significa che nel suo habitat naturale esso consuma piccole prede, inclusi roditori e uccelli, i quali hanno un altro contenuto in proteine, moderato in grassi e solo minime tracce di carboidrati.

Incrociando i dati che riguardano tipi di prede catturate e la loro composizione nutrizionale, in ambiente selvatico, è emerso che, tipicamente, la dieta naturale del gatto selvatico contiene il 52% di proteine grezze, 46% di grassi e solo il 2% di estrattivi inazotati (carboidrati non fibrosi).

Nel gatto domestico, i fabbisogni nutrizionali di proteine, arginina, taurina, metionina, cistina, acido arachidonico, niacina, vitamina A e D, sono più elevati che negli onnivori, che presentato metabolismi differenti. Avere un parente selvatico cosi specializzato, per quando riguarda la dieta, ha fatto sì che si diffondessero alcuni miti sulla nutrizione dei gatti domestici. Per esempio, il fatto che i gatti siano carnivori stretti da modo di pensare che essi siano in grado di coprire i propri fabbisogni solo attraverso l’uso del muscolo animale. Ciò è ovviamente vero, ma non è l’unica possibilità, essi sono, al bisogno, in grado di gestire correttamente anche nutrienti non di origine animale, anche se questo non significa che sia corretto utilizzare queste capacità in condizioni normali. In nutrizione infatti vale il principio per cui i corpi necessitano di specifici nutrienti e non di specifici ingredienti, anche se il nutriente perfetto deriva quasi sempre preferibilmente dall’ingrediente biologicamente appropriato.

I gatti si sono evoluti consumando prede a basso contenuto di carboidrati e questo ha fatto sì che si consolidasse il loro, particolare,  metabolismo dei carboidrati, motivo per cui una dieta ad alto contenuto di carboidrati può influenzare la loro salute.  La preoccupazione più comune è che i gatti digeriscano male e non metabolizzino i carboidrati, o che un eccesso di carboidrati potrebbe portare a obesità felina e / o diabete mellito. Perciò, alcuni ricercatori hanno valutato diete ad alto contenuto di carboidrati per correlarle ad un altro rischio di sviluppare obesità felina e diabete mellito; mentre altri hanno esaminato l’uso di diete a basso contenuto di carboidrati per la prevenzione e il trattamento di queste malattie metaboliche.

I carboidrati vengono classificati in base alla loro struttura chimica e al loro grado di polimerizzazione: monosaccaridi, disaccaridi, oligosaccaridi e polisaccaridi. I monosaccaridi (glucosio, fruttosio e galattosio) sono anche chiamati carboidrati assorbibili, non richiedono digestione enzimatica e possono essere assorbiti direttamente. Disaccaridi (lattosio, saccarosio, maltosio e trealosio) sono prontamente digeriti dagli enzimi intestinali nella maggior parte dei mammiferi. Il gruppo di oligosaccaridi con 3-9 molecole di zucchero è resistente alla digestione enzimatica e viene fermentato da enzimi microbici nell’intestino crasso. I polisaccaridi o carboidrati complessi, che comprendono 10 o più unità di zucchero, possono essere ulteriormente classificati sulla base di digeribilità e natura dei legami glicosidici tra le unità zuccherine.

Gli amidi sono carboidrati complessi che hanno legami α-glicosidici e necessitano di digestione enzimatica nell’intestino tenue dei mammiferi. L’amido è il carboidrato digeribile più abbondante prodotto durante la fotosintesi, indispensabile come riserva energetica per la pianta. Similmente, il glicogeno, un polimero del glucosio collegato con i legami α-glicosidici, funziona come stoccaggio a lungo termine di energia nei tessuti animali. Il glicogeno è presente nella maggior parte dei tessuti animali, e risulta essere più concentrato in fegato e nel muscolo scheletrico.

La fibra alimentare, un’altra classe di carboidrati complessi, è composta da: polisaccaridi delle pareti cellulari (cellulosa, emicellulose e alcune pectine), polisaccaridi non cellulosici (pectine, gomme e mucillagini) e polisaccaridi strutturali (lignina). Le unità di glucosio in questi carboidrati sono legate da legami β-glicosidici, quindi la fibra alimentare non è digeribile nell’intestino tenue. La maggior parte delle fibre alimentari sono fermentabili nell’intestino crasso, sebbene a causa della lunghezza limitata del colon felino, alcune come la cellulosa e la crusca di frumento non lo siano. La fibra animale, invece, consiste in materiale ricco di glicoproteine ​​indigeribili, come ossa, tendini, cartilagini, pelle, capelli e piume, ed è un substrato per alcuni microbi intestinali.

Solitamente, quando si parla di carboidrati però ci si riferisce a quelli digeribili, specialmente a quelli semplici, e all’amido. Mentre l’amido non è un nutriente essenziali della dieta del gatto, il glucosio, carboidrato semplice, è fisiologicamente essenziale. Il cervello, i globuli rossi, i leucociti e altri tipi di cellule specializzati nel midollo renale, nei testicoli e negli occhi, dipendono dal glucosio per il loro funzionamento. È quindi fondamentale per il corpo avere un apporto di glucosio, per mantenere la glicemia entro il suo intervallo di concentrazione regolare. Durante gli episodi in cui il glucosio non viene assorbito dal tratto gastrointestinale e quindi non deriva dall’alimentazione, il corpo è in grado di produrlo da riserve di glicogeno corporeo endogeno, e mediante la gluconeogenesi. A causa delle pressioni evolutive, i gatti svilupparono diversi adattamenti fisiologici nella digestione e assorbimento dei carboidrati che riflettono la loro vera natura carnivora.

I gatti presentano solo una piccola capacità di digestione dell’amido, da parte degli enzimi intestinali endogeni. Similmente ai cani, l’amilasi salivare, responsabile dell’inizio della digestione dell’amido nella saliva è molto limitata. L’amilasi si trova nel pancreas felino e nel chimo; tuttavia, l’attività di quest’enzima intestinale è bassa, nel gatto, rispetto ad altri animali .  Morris et al. però,  ha osservato che i gatti adulti possono digerire in modo efficiente tutti i carboidrati aggiunti ad una dieta a base di carne, nonostante gli adattamenti evolutivi del tratto gastroenterico degli stessi. La totale, e apparente, digeribilità dell’amido è del 40-100%, a seconda della materia prima e del trattamento, ma le fonti di carboidrati analizzate sono state estremamente trattate termicamente e quindi predigerite, per cui la solo assimilazione non dipende, in questo caso, dall’attività enzimatica, ma solo dalla capacità di assimilare direttamente il glucosio o alcuni disaccaridi. Infatti, i carboidrati scarsamente digeribili o quantità eccessive degli stessi, anche se altamente digeribili ma in eccesso , fornisce il substrato per la fermentazione microbica nel colon.

L’ assunzione elevata di carboidrati nei gatti, quindi aumenta le concentrazioni gas  del colon e riduce il pH fecale, per cui si possono manifestare effetti digestivi avversi, come diarrea, flatulenza e gonfiore.

Glucosio e galattosio, sono trasportati sulla membrana apicale degli enterociti da Na + / Glucosio Co-Trasportatori 1 (SGLT1). L’assorbimento è accoppiato al sodio e il suo gradiente elettrochimico fornito dall’attività del trasportatore Na + / K + -ATPasi. Il trasportatore di fruttosio sodio indipendente, GLUT5, trasporta il fruttosio dall’intestino al lumen secondo il suo gradiente di concentrazione. Anatomicamente il gatto ha una capacità limitata di assorbire i monosaccaridi, a causa della lunghezza limitata dell’intestino tenue. Tuttavia, si verifica una compensazione parziale per questo deficit della superficie assorbente. Innanzitutto, la mucosa nell’intestino tenue del gatto è maggiore rispetto a ratti e cani. inoltre, il trasporto del D-glucosio attraverso il tratto intestinale felino sembra avere una più alta capacità nei gatti che nei bovini e nei conigli, a pari quantitativo di glucosio introdotti.

Sebbene le specie onnivore possano adattare il trasporto del glucosio in base al consumo di carboidrati nella dieta, è stato osservato nei gattini che il trasporto di glucosio intestinale non segue la stessa regola. Più recentemente è stato trovato che i gatti esprimono SGLT1 nell’intestino tenue e in piccole regioni intestinali, il tasso di assunzione del glucosio era approssimativamente due volte più lento nei gatti rispetto ai cani. Batchelor et al.  ha anche segnalato l’assenza di T1R2 nell’intestino felino, questo recettore regola la sovraregolazione (scusate il gioco di parole) di SGLT1 in risposta alla quantità di carboidrati nella dieta. Il metabolismo dei carboidrati è anche alterato da alcuni importanti adattamenti evolutivi nelle attività enzimatiche del fegato felino. Nella maggior parte delle specie, la glucochinasi (o esochinasi IV), enzima responsabile della fosforilazione del glucosio in glucosio-6-fosfato, è il primo passo della glicolisi. La glucochinasi ha un tasso massimo di fosforilazione del glucosio e opera solo quando il fegato riceve un grande carico di glucosio dalla vena porta. L’attività della glucochinasi epatica è regolata da una proteina regolatrice GKRP. A digiuno, glucochinase e GKRP sono legati e risiedono nel nucleo dell’epatocita. In risposta a un pasto, la glucochinasi si sposta nel citosol e diventa attiva. Questo meccanismo di regolazione consente al fegato di rispondere a un aumento della domanda di fosforilazione del glucosio. Diversi autori hanno riportato una minima attività nella glucochinasi epatica nei gatti e, secondo Tanaka et al. non è stata osservata espressione del gene della glucochinasi nel fegato felino (GCKR) . Al contrario, i cani hanno attività glucochinasica più elevata, simile agli onnivori. Sebbene il gene GCKR che codifica per GKRP sia presente negli epatociti felini, l’espressione del mRNA di GCKR e l’attività di GKRP sono assenti. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere come la fosforilazione del glucosio possa procedere in modo efficiente in assenza di glucochinasi.

Nel fegato dei felini, le attività degli enzimi della gluconeogenesi (cioè piruvato carbossilasi, fruttosio-1,6-bifosfatasico e glucosio-6-fosfatasi) sono superiori a quelle dei fegati del cane. Inizialmente si pensava che, al contrario degli onnivori, la gluconeogenesi fosse continuamente attiva nel fegato felino, indipendentemente dal contenuto proteico della dieta. Tuttavia, Kettlehut et al. ha riscontrato un aumento della gluconeogenesi durante il digiuno, quando i gatti sono stati nutriti con una dieta ricca di carboidrati. Quando si consuma una dieta ricca di proteine ​​e povera di carboidrati, la capacità gluconeogenica è elevata, o addirittura maggiore, nello stato postprandiale rispetto al digiuno. Gli studi hanno anche dimostrato che l’entità della gluconeogenesi è simile nei gatti e negli esseri umani durante il digiuno, ma anche post pasto. Questo ha dimostrato che sia in carnivori che onnivori la gluconeogenesi non è importante solo durante il digiuno. Ad oggi, numerosi studi hanno dimostrato che i gatti possono adattarsi metabolicamente alle variazioni dei macronutrienti alimentari e regolare il metabolismo di glucosio e proteine ​​quando necessario, o indispensabile.

È interessante notare che Eisert ha supposto che i gatti, essendo ipercarnivori (cioè piccoli mammiferi carnivori con un cervello proporzionalmente grande), abbiano un’alta richiesta di glucosio nel cervello. Utilizzando i dati di Kley et al.  Eisert ha stimato che la richiesta di glucosio nel cervello dei gatti rappresenta circa il 30% della gluconeogenesi a digiuno. Il valore equivalente per gli esseri umani con un cervello molto più grande è di circa il 44% . Questo elevato fabbisogno di glucosio endogeno del cervello e altri tessuti non può essere soddisfatto dai carboidrati presenti nella dieta a base di prede. Ciò spiega un’elevata capacità di sintesi de novo di glucosio da aminoacidi e un aumento del fabbisogno proteico e aminoacidico nei gatti.

Di conseguenza, i gatti possono digerire i carboidrati semplici, assorbire e utilizzare il glucosio in modo simile ad altre specie. La presenza / assenza e la cinetica di specifici enzimi intestinali ed epatici sono coerenti con il comportamento alimentare naturale del gatto. I gatti selvatici mangiano piccole prede vertebrate con un basso contenuto di carboidrati (NFE 1-2% ME) e devono catturare 8-12 di questi piccoli roditori ogni 24 ore per coprire il loro fabbisogno energetico. Allo stesso modo, i gatti domestici in un ambiente sperimentale distribuiscono il loro apporto giornaliero di cibo e macronutrienti, in 12-20 piccoli pasti, distribuiti uniformemente tra periodi di luce e buio. A causa della limitata capacità degli enzimi intestinali, il consumo di quantità eccessive di carboidrati complessi, non porterà ad un massiccio aumento dell’assorbimento di glucosio, ma fornirà il substrato per la fermentazione microbica nel colon e causerà effetti avversi gastrointestinali. L’azione rapida della glucochinasi è ridondante, in quanto solo piccole quantità di glucosio entrano nel flusso sanguigno in un dato momento. Viene da se che è indispensabile che la dieta sia ricca di proteine, ovviamente meglio se di origine animale, al contrario non è indispensabile la presenza dei carboidrati per i gatti.

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