Modelli Topi Ob/Ob: Implicazioni umane della dieta chetogenica su microbiota e sistema nervoso

Introduzione:

L’efficacia della dieta chetogenica nel migliorare la salute metabolica e cognitiva ha suscitato un vivo interesse, tuttavia, è fondamentale considerare le differenze metaboliche tra topi e umani per interpretare correttamente i risultati degli studi condotti su modelli animali. Recentemente, due studi hanno esaminato gli effetti della dieta chetogenica su topi obesi selezionati per riflettere accuratamente le condizioni umane. In questo articolo, esploreremo le scoperte di questi studi e analizzeremo i meccanismi biochimici sottostanti a tali effetti. 

Effetti della dieta chetogenica sul microbiota intestinale:

Uno studio condotto da Olson et al. (2020) ha rivelato che la dieta chetogenica induce cambiamenti significativi nella composizione e nella funzionalità del microbiota intestinale nei topi obesi. I topi utilizzati nello studio, comunemente noti come topi geneticamente obesi (Ob/Ob), sono stati selezionati per fornire un modello che potesse richiamare il modello umano. L’analisi del microbiota intestinale ha mostrato un aumento dell’abbondanza relativa di batteri benefici, come i Firmicutes, e una diminuzione di batteri patogeni, come i Bacteroidetes. Questi cambiamenti possono influenzare la fermentazione intestinale, la produzione di metaboliti e la risposta infiammatoria, contribuendo così agli effetti metabolici osservati con la dieta chetogenica.

Dal punto di vista biochimico, i meccanismi sottostanti a questi effetti potrebbero coinvolgere l’attivazione di vie di segnalazione come la via del recettore toll-like (TLR) e la via del fattore nucleare kappa B (NF-κB), che regolano l’infiammazione e la risposta immunitaria nel tratto gastrointestinale. Inoltre, la produzione aumentata di corpi chetonici, come l’acetoacetato e il beta-idrossibutirrato, potrebbe esercitare effetti diretti sul microbiota intestinale, influenzando la crescita e l’attività batterica. Questo studio ha rivelato dunque un aumento significativo dei batteri che producono butirrato, un importante metabolita associato a diversi benefici per la salute intestinale e metabolica.

Il butirrato è un acido grasso a catena corta prodotto dalla fermentazione batterica delle fibre nel colon. Si è dimostrato che il butirrato svolge diversi ruoli cruciali nella salute intestinale, anche negli essere umani, compreso il mantenimento dell’integrità della mucosa intestinale, la regolazione dell’infiammazione e la promozione della funzione barriera. Inoltre, il butirrato è coinvolto nel metabolismo energetico, poiché può essere utilizzato come fonte di energia dalle cellule intestinali e influenzare positivamente il metabolismo glucidico. L’aumento dei livelli di butirrato nel microbiota intestinale può quindi contribuire a migliorare la salute metabolica complessiva e ridurre il rischio di disturbi legati all’infiammazione intestinale come la colite e altre condizioni infiammatorie. Inoltre, studi recenti suggeriscono che il butirrato possa avere effetti benefici sulla salute del cervello, poiché può attraversare la barriera emato-encefalica e svolgere un ruolo nella regolazione dell’infiammazione e della plasticità sinaptica.

Effetti della dieta chetogenica sul sistema nervoso centrale:

Un altro studio, condotto da Kandimalla et al. (2020), ha esplorato gli effetti della dieta chetogenica sul sistema nervoso centrale nei topi obesi. I topi utilizzati nello studio, noti come topi con obesità genetica (Ob/Ob), sono stati selezionati per fornire un modello sostenibile per le scoperte fatte. Il titolo dello studio, “Is Alzheimer’s disease a type 3 diabetes? A critical appraisal”, solleva la questione se l’Alzheimer possa essere considerato una forma di diabete, indicando un possibile legame tra il consumo di carboidrati e lo sviluppo della malattia.

A livello biochimico, la dieta chetogenica è in grado di influenzare la produzione di neurotrasmettitori come il glutammato e il GABA (acido gamma-aminobutirrico).

Il primo è un neurotrasmettitore che svolge un ruolo cruciale nell’attivazione e nell’eccitazione neuronale. È coinvolto in una vasta gamma di funzioni cerebrali, tra cui l’apprendimento, la memoria, il movimento e la percezione sensoriale. Il glutammato viene rilasciato da neuroni eccitatori e si lega a recettori specifici, come i recettori NMDA e AMPA, per trasmettere segnali neuronali attraverso le sinapsi. 

Il secondo, il GABA è un neurotrasmettitore inibitorio, il che significa che riduce l’attività neuronale nel cervello. È prodotto naturalmente nel cervello da neuroni chiamati neuroni GABAergici. Le sue funzioni principali sono:

• Inibizione neuronale: Il GABA agisce principalmente come inibitore nel cervello, riducendo l’attività elettrica dei neuroni. Questo aiuta a bilanciare l’attività eccitatoria degli altri neurotrasmettitori come il glutammato. L’inibizione mediata dal GABA è fondamentale per il controllo della trasmissione del segnale neuronale e per prevenire l’eccessiva eccitazione che può portare a convulsioni o a iperattività neuronale.
• Regolazione dell’ansia e dello stress: Il GABA svolge un ruolo chiave nella riduzione dell’ansia e dello stress, poiché la sua attività inibitoria riduce l’attività elettrica dei neuroni coinvolti nelle risposte di ansia e stress nel cervello. Alcuni farmaci ansiolitici, come i benzodiazepine, agiscono aumentando l’attività del GABA per produrre effetti calmanti e sedativi ma, ahimè in modo forzato inducendo severi effetti collaterali, sconosciuti alla dieta chetogenica
• Promozione del sonno: Il GABA è coinvolto nella regolazione del sonno e della veglia, poiché l’attività inibitoria favorisce il rilassamento e la diminuzione dell’attività neurale associata alla veglia. Pertanto, il GABA può facilitare il sonno e la qualità del riposo.
• Controllo del tono muscolare: Il GABA ha un ruolo nel controllo del tono muscolare, poiché l’attività inibitoria dei neuroni GABAergici può ridurre l’attività dei motoneuroni spinali responsabili del tono muscolare. Alcuni farmaci GABAergici sono utilizzati per trattare condizioni come lo spasmo muscolare e la spasticità, ovviamente anche in questo caso il meccanismo non è fisiologico e gli effetti collaterali sono sempre presenti e talvolta gravi. Un effetto collaterale grave associato ai farmaci GABAergici è la dipendenza e l’abuso, soprattutto in caso di uso prolungato o non appropriato. Uno dei farmaci GABAergici più noti per questo rischio è il diazepam, commercializzato con il nome di marca Valium. La dipendenza da diazepam può causare problemi di salute mentale e fisica, nonché sintomi di astinenza quando il farmaco viene interrotto bruscamente. 

Oltre all’azione su Glutammato e GABA, che sono coinvolti nella trasmissione del segnale neuronale e nella plasticità sinaptica, molto importante è l’attivazione delle vie di segnalazione neuroprotettive, come la via del fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) e la via dell’AMP chinasi (AMPK), che rappresentano un ruolo chiave nel mediare gli effetti benefici della dieta chetogenica sul sistema nervoso centrale.

Alla fine, i risultati sono chiari nel dimostrare che la dieta chetogenica ha un impatto significativo sulla segnalazione molecolare e sulla plasticità sinaptica nel cervello. Ciò si traduce in un miglioramento della funzione cognitiva e in una riduzione del deterioramento neuronale associato alle malattie neurodegenerative. Inoltre, vi è la probabilità che la dieta possa anche prevenire tali malattie. Tuttavia, ciò avviene solamente se si evita l’eccessivo consumo di carboidrati, i quali potrebbero contribuire al deterioramento del cervello.

Conclusione

Questi studi evidenziano gli effetti sorprendenti e complessi della dieta chetogenica sul microbiota intestinale e sul sistema nervoso centrale, utilizzando modelli di topi selezionati per riflettere accuratamente le condizioni umane. Comprendere i meccanismi biochimici sottostanti a tali effetti è fondamentale per sviluppare strategie terapeutiche mirate e ottimizzare l’uso della dieta chetogenica per la gestione dell’obesità e delle malattie neurodegenerative. Questi risultati forniscono un ulteriore supporto all’efficacia della dieta chetogenica nel migliorare la salute complessiva e sottolineano l’importanza di considerare gli effetti sul microbiota intestinale quando si valutano gli impatti delle diverse strategie dietetiche.