Analisi dell’indice glicemico (parte 1): le basi e i principali limiti
 

L’indice glicemico (IG o GI da glycemic index) è un parametro da tempo usato nella Scienza della nutrizione per classificare alcune caratteristiche alimentari dei cibi contenenti carboidrati (o dei carboidrati puri). Sull’indice glicemico si sono sviluppate svariate teorie molto popolari, spesso ampiamente accettate da molti accademici, ma non confermate se non smentite dalla comunità scientifica.

Lo scopo di questa serie di articoli è quello di fare chiarezza e distinguere ciò che la letteratura scientifica ha stabilito circa le caratteristiche di questo parametro, da ciò che è invece oggetto di dibattito o è frutto di interpretazioni errate o di teorie smentite dalla ricerca. Oltre all’indice glicemico verranno approfonditi anche altri parametri ad esso strettamente correlati, quali il carico glicemico, l’indice insulinico e il carico insulinico.

Significato di indice glicemico (IG)

glycemicL’indice glicemico (IG) è un sistema di classificazione numerica utilizzato per misurare l’aumento della glicemia (livelli di glucosio nel sangue) nelle 2 ore a seguito dell’ingestione cibi contenenti una pari quantità di carboidrati. Questo parametro venne originariamente presentato in uno studio del 1981 condotto da David Jenkins et al. pubblicato sul prestigioso American Journal of Clinical Nutrition (1).

In questa ricerca i soggetti coinvolti, in diverse occasioni, consumarono diversi alimenti glucidici in una quantità tale da apportare un totale di 50 grammi di carboidrati, da cui i ricercatori monitorarono l’aumento di glucosio nel sangue per 2 ore dall’assunzione. Questa risposta venne poi confrontata con 50 grammi di carboidrati apportati dall’alimento di riferimento, originariamente il glucosio. In base alle risposte medie dei soggetti vennero attribuiti ai cibi dei punteggi fino a 100, dove 100 era il valore di riferimento attribuito al glucosio (in alcuni rari casi il valore di 100 può essere superato), mentre valori inferiori rappresentavano un punteggio in percentuale su questo valore massimo. L’alimento alternativo usato come riferimento in altre ricerche successive è stato il pane bianco. Jenkins et al. usarono i risultati di questa ricerca per stabilire una tabella che riportava i valori di 62 alimenti comuni, sancendo la nascita dell’indice glicemico. Sulla base del punteggio da 1 a 100, il gruppo di Brand-Miller ha poi stabilito una scala di valori dove fino a 55 l’IG è definito basso, da 56 a 69 è moderato, e da 70 in poi è alto (2).

È importante sottolineare, come si evince dalla descrizione, che l’indice glicemico misura la teorica capacità intrinseca di un cibo glucidico nell’aumentare la glicemia, e questa intrinsecità può essere stabilita solo condizioni standardizzate, cioè delle precise condizioni sperimentali che verranno descritte in seguito. Ciò significa che nel mondo reale i suoi valori nella maggior parte dei casi possono essere alterati anche in maniera importante, semplicemente perché queste condizioni sperimentali nella norma non vengono ricreate.

Il carico glicemico (CG)

L’indice glicemico misura l’aumento della glicemia nelle 2 ore a seguito dell’ingestione di un alimento contenente 50 g carboidrati nello stesso soggetto. Esso pertanto è un parametro limitato, che stabilisce solo dei valori intrinseci, ma non relativi alle quantità di carboidrati effettivamente ingerite. I valori del IG sono stabiliti a parità di carboidrati assunti, ma tra due cibi con lo stesso IG, quello che apporta alte quantità di carboidrati sortirà un’elevazione della glicemia nettamente maggiore rispetto a quello che ne apporta basse quantità. Per questo, dopo circa 15 anni Jorge Salmerón et al. (1997) introdussero il concetto di carico glicemico (CG o GL, da glycemic load), parametro capace di stimare la capacità di un cibo glucidico di aumentare la glicemia in base a due fattori fondamentali: 1) l’IG dell’alimento e 2) le quantità di carboidrati effettive che quell’alimento apporta (3).

Preso a sé stante l’IG è inutilizzabile in quanto non fornisce alcuna indicazione sulla capacità di un cibo di elevare la glicemia. Sebbene presenti anch’esso delle grandi limitazioni che ne conferiscono un’utilità relativa, il carico glicemico permette di capire che l’incremento della glicemia stimato non dipende dal IG dell’alimento, ma bensì dal rapporto tra l’IG e le quantità di carboidrati assunte. Come per l’IG, anche per il CG è stata stilata una scala di valori dal gruppo di Brand-Miller, dove fino a 10 è basso, tra 11 e 19 è moderato, e da 20 in poi è alto (4). Il calcolo per ricavare il valore del CG in maniera indiretta è il seguente:

  • indice glicemico x grammi di carboidrati contenuti nella porzione / 100 = carico glicemico

Principali limiti dell’indice e carico glicemico

Indice e carico glicemico sono stati proposti per cercare di stimare l’aumento della glicemia in seguito all’ingestione di cibi glucidici. Tuttavia, oltre a precisare che si tratta di stime, esistono molte limitazioni che nel ‘mondo reale’ impediscono di poter ricavare dei valori realistici usando questi strumenti.

1. Indice e carico glicemico sono parametri attendibili in condizioni sperimentali

L’indice glicemico degli alimenti viene stabilito in laboratorio misurando le risposte medie dei soggetti a stomaco vuoto, a riposo e di prima mattina dopo il digiuno notturno, assumendo l’alimento puro con determinate grammature nette di carboidrati (50 g) provenienti dal cibo esaminato (1). Nel mondo reale i cibi glucidici non vengono praticamente mai assunti in queste condizioni. Molto difficilmente un cibo glucidico viene assunto isolato, ma quasi sempre viene associato ad altri alimenti e nutrienti che ne alterano e rallentano la cinetica di assorbimento. Se i carboidrati vengono consumati con proteine, grassi e/o fibre come avviene normalmente nel mondo reale, i processi di digestione e assorbimento dei carboidrati vengono rallentati, attenuando la risposta glicemica e falsando in definitiva il valore del IG (5). Ma anche se un cibo glucidico venisse assunto isolato, non si considera che anche le quantità complessive dello stesso alimento (5) e i pasti precedenti (6,7) possono influire sulla sua digestione e assorbimento e alterare l’indice glicemico.

Queste alterazioni del IG  inevitabilmente falsano anche il risultato dato dal calcolo del carico glicemico, semplicemente perché il valore è falsato dal principio. Un altro problema metodologico del CG è dato anche dalle quantità dell’alimento, in quanto in maggiori quantità l’alimento viene assunto e minore è in proporzione il carico glicemico effettivo (5). La conseguenza è che non solo il risultato del CG è impreciso a causa del punteggio approssimativo del IG, ma anche perché le quantità stesse in cui l’alimento viene assunto (ammesso che venga assunto isolato) possono portare a risposte glicemiche sproporzionate rispetto a quanto viene stimato dal calcolo.

Anche se nel mondo reale può rimanere una correlazione tra CG e glicemia post-prandiale con i pasti misti (8), l’unico modo per riscontrare una risposta glicemica fedele o corrispondente al punteggio del IG è, in teoria, assumere il cibo glucidico isolato di prima mattina a digiuno e a riposo in quantità tali da apportare attorno a 50 g netti di carboidrati. Qualsiasi condizione diversa da questa non permetterebbe di usare IG e CG in maniera precisa.

Effetto Staub-Traugott e “second meal effect”

Un ulteriore motivo fisiologico per cui nella normalità l’indice glicemico stabilito nei test sperimentali non corrisponde facilmente a quello riscontrato nel mondo reale è spiegato dal cosiddetto effetto Staub-Traugott. L’effetto Staub-Traugott spiega un meccanismo fisiologico per cui l’aumento della glicemia in risposta ad un carico di glucosio è maggiore se assunto a digiuno (come nel test per stabilire l’IG) che non se assunto dopo una precedente ingestione di carboidrati. In altri termini a digiuno la tolleranza ai carboidrati è minore che non dopo aver già assunto una fonte di carboidrati precedente (9). Dato che già i pasti precedenti (e l’associazione con altri alimenti) rallentano l’assorbimento dei carboidrati, questo effetto fornirebbe un’ulteriore spiegazione del perché non ci sarebbe una fedele corrispondenza tra il punteggio del IG riportato sulle tabelle e quello realmente riscontrabile. Nel contesto specifico dell’indice glicemico una reazione simile è stata riconosciuta sin dalle origini come “second-meal effect“, ovvero “effetto del secondo pasto”, che è ancora più marcato se nel pasto precedente i carboidrati sono a basso IG e contenenti fibre (7).

2. Variazioni inter-individuali (da soggetto a soggetto)

Pur essendo stabilito in condizioni standardizzate, l’IG ha anche il limite di subire una variazione notevole da soggetto a soggetto. Per stilare i punteggi del IG normalmente vengono coinvolte attorno a 6-12 persone, un numero statisticamente inadatto per individuare dei valori medi in maniera precisa. Per questo scopo dovrebbero essere coinvolti campioni molto più numerosi, lasciando intendere l’attendibilità relativa dei valori riportati sulle comuni tabelle (5).

In diversi casi i laboratori di ricerca estrapolano valori del IG per lo stesso cibo molto diversi, sia a causa di metodi di analisi dal diverso grado di accuratezza, sia perché i campioni di persone sono ridotti (5). L’IG poi è notoriamente più elevato nei soggetti con un peggioramento del metabolismo del glucosio (insulino-resistenza, diabete, sindrome metabolica), ma a volte anche tali soggetti sono stati usati per stabilire i valori medi del IG (5). Inoltre anche il grado di allenamento fisico altera l’IG: i soggetti ben allenati riscontrano per lo stesso cibo un IG più basso dei soggetti moderatamente allenati, che a loro volta lo riscontrano più basso dei sedentari (10). In sintesi esiste una importante variazione inter-individuale (tra soggetto e soggetto) dell’indice glicemico che impedisce di stabilire dei valori universali precisi, tanto da essere stato giudicato da alcuni come un parametro inattendibile (11,12) e da usare con cautela, in quanto non dovrebbe essere inteso come indicatore della qualità dei cibi contenenti carboidrati (5).

Più di recente la soggettività della risposta glicemica è stata misurata su campioni molto vasti (800 persone), osservando che questa differisse in maniera anche molto marcata tra i soggetti, pur non variando di giorno in giorno nella stessa persona. In alcuni casi sembra che l’aumento glicemico fosse letteralmente opposto tra i soggetti in risposta allo stesso alimento: tra due cibi analizzati, in alcune persone uno può aumentare molto la glicemia al contrario dell’altro, mentre in altre persone può accadere l’esatto opposto, indipendentemente dall’indice glicemico (13). Queste recenti proposte sono però state oggetto di critiche, e non invaliderebbero l’IG come strumento per misurare la risposta glicemica post-prandiale (14).

3. Variazioni intra-individuali (nello stesso soggetto)

Un altro grande limite dei valori dell’indice glicemico è la variabilità intra-individuale (nello stesso soggetto). Questa variabilità dipende ad esempio dal grado di maturazione di un frutto o dalla sua varietà, dal grado di masticazione dell’alimento, dai tempi di cottura o dalla temperatura a cui viene assunto (5). Questo significa che anche se l’IG di un alimento viene misurato in condizioni standardizzate in laboratorio nello stesso soggetto e con gli stessi metodi, questo valore non può essere ritenuto universale, perché può essere alterato da caratteristiche fisiche e chimiche diverse tra cibi apparentemente simili, o tra gli stessi cibi sottoposti a diversi trattamenti (5,10).  

Ma anche l’eventuale attività fisica o il consumo di alcol nei giorni precedenti al test possono alterare le risposte intra-individuali dell’IG, con lo stesso test e con lo stesso alimento (15). Precedentemente è stato detto che i pasti precedenti nella stessa giornata possono alterare l’impatto glicemico di un pasto, ma in alcuni studi è stato osservato che il “second-meal effect” può avvenire anche se l’ultimo pasto precedente è stato assunto la sera prima (16). In altre parole anche quello che si è mangiato prima del digiuno notturno può falsare l’IG nel test sperimentale eseguito di prima mattina, nella stessa persona. Altre ricerche segnalavano che l’indice glicemico potesse addirittura variare nello stesso soggetto da un giorno all’altro (12).

Di conseguenza anche se l’IG dell’alimento venisse stabilito nello stesso soggetto nelle condizioni standard sperimentali descritte in precedenza, esistono altri fattori indipendenti dal test stesso con lo stesso cibo, che ne possono alterare la risposta glicemica intra-individuale (5,10). Questo ad ulteriore conferma che nel mondo reale l’IG perde notevolmente precisione a causa di molte variabili che ne alterano il valore.

Conclusioni

Nel mondo reale l’indice glicemico perde applicabilità a causa di molti fattori:

  1. perché esso di fatto non misura in nessun modo l’innalzamento della glicemia a seguito dell’ingestione di una data porzione di carboidrati;
  2. perché i suoi valori sono validi solo in precise condizioni sperimentali che non vengono riproposte nel mondo reale, dove subiscono alterazioni anche importanti;
  3. perché i suoi valori possono subire delle notevoli variazioni inter-individuali (da soggetto a soggetto), a maggior ragione in chi presenta alterazioni del metabolismo del glucosio o in chi pratica sport;
  4. perché i suoi valori subiscono alterazioni condizionate anche da fattori indipendenti dalle condizioni sperimentali e dalla risposta soggettiva, anche nello stesso soggetto (intra-individuali), come la cottura, la maturazione, la temperatura, la masticazione di un cibo, o pratiche adottate il giorno precedente al test;

Dopo queste premesse sorgerebbe spontaneo focalizzare l’attenzione sul carico glicemico, il quale sembrerebbe essere capace di stimare in maniera apparentemente realistica l’impatto glicemico dei carboidrati. In realtà, anche il carico glicemico è soggetto agli stessi limiti del IG spiegati nei punti 2, 3 e 4, e come si evincerà nella seconda parte risulta ancora un parametro impreciso per stimare la risposta glicemica nel mondo reale.

Parte 2 Parte 3 Parte 4

Riferimenti

  1. Jenkins DJ et al. Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange. Am J Clin Nutr. 1981 Mar;34(3):362-6.
  2. Brand-Miller J et al. The New Glucose Revolution: The Authoritative Guide to the Glycemic Index – the Dietary Solution for Lifelong Health. Marlowe & Company, 1996.
  3. Salmerón J et al. Dietary fiber, glycemic load, and risk of non-insulin-dependent diabetes mellitus in women. JAMA. 1997 Feb 12;277(6):472-7.
  4. Brand-Miller J et al. The New Glucose Revolution: Complete Guide to Glycemic Index Values. Marlowe & Company, 2003.
  5. Venn BJ, Green TJ. Glycemic index and glycemic load: measurement issues and their effect on diet-disease relationships. Eur J Clin Nutr. 2007 Dec;61 Suppl 1:S122-31.
  6. Helena GM et al. Effect of the glycemic index and content of indigestible carbohydrates of cereal-based breakfast meals on glucose tolerance at lunch in healthy subjects. Am J Clin Nutr. 1999 Apr;69(4):647-55.
  7. Brighenti F et al. Colonic fermentation of indigestible carbohydrates contributes to the second-meal effect. Am J Clin Nutr. 2006 Apr;83(4):817-22.
  8. Wolever TM et al. Food glycemic index, as given in glycemic index tables, is a significant determinant of glycemic responses elicited by composite breakfast meals. Am J Clin Nutr. 2006; 83:1306–1312.
  9. Bonuccelli S et al. Improved tolerance to sequential glucose loading (Staub-Traugott effect): size and mechanisms. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2009 Aug;297(2):E532-7.
  10. Mettler S et al. The influence of the subjects’ training state on the glycemic index. Eur J Clin Nutr. 2007 Jan;61(1):19-24.
  11. Matthan NR et al. Estimating the reliability of glycemic index values and potential sources of methodological and biological variability. Am J Clin Nutr. 2016 Sep 7.
  12. Williams SM et al. Another approach to estimating the reliability of glycaemic index. Br J Nutr. 2008 Aug;100(2):364-72.
  13. Zeevi D et al. Personalized nutrition by prediction of glycemic responses. Cell. 2015 Nov 19;163(5):1079-94.
  14. Wolever TMS. Personalized nutrition by prediction of glycaemic responses: fact or fantasy? Eur J Clin Nutr. 2016 Apr;70(4):411-3.
  15. Wolever TM et al. Measuring the glycemic index of foods: interlaboratory study. Am J Clin Nutr 2008;87:247S–57S.
  16. Wolever TM et al. Second-meal effect: low-glycemic-index foods eaten at dinner improve subsequent breakfast glycemic response. Am J Clin Nutr. 1988 Oct;48(4):1041-7.