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Obesità: una dieta ricca di grassi rompe l’orologio biologico nei ratti

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Una nuova ricerca esamina il legame tra diete ricche di grassi e ritmi circadiani nei ratti. Immagini di serra/immagini Getty 588282160
  • Un nuovo studio rivela che complessi centri neuronali nel tronco cerebrale dei roditori controllano ritmicamente il comportamento alimentare.
  • I ritmi giorno-notte nell’alimentazione sono cambiati quando i roditori hanno consumato diete ricche di grassi (HFD).
  • I ratti nutriti con queste diete hanno consumato più calorie, hanno cambiato i loro tempi di alimentazione e hanno guadagnato peso, rispetto ai ratti nutriti con una dieta sana.
  • Centri del tronco cerebrale simili esistere negli umani. Questo affascinante studio apre strade alla ricerca che coinvolge ritmi circadiani, HFD e obesità nelle persone.

Questa settimana, Il Giornale di Fisiologia ha pubblicato risultati interessanti sugli effetti degli HFD sul comportamento alimentare e sull’aumento di peso nei roditori.

Con un intricato studio, i ricercatori hanno mappato un’area del cervello dei roditori che mostra robusti cambiamenti giorno-notte, o circadiani, nell’attività, chiamata nucleo del tratto solitario.

Sorprendentemente, questo gruppo di neuroni – in una parte evolutivamente primitiva del cervello, il tronco cerebrale – dimostra differenze drammatiche diurne e notturne nell’attività neuronale. I ricercatori descrivono queste aree come “oscillatori circadiani”.

La ricerca precedente aveva identificato un “orologio principale” nei roditori. L’ipotalamo, che si trova al centro del cervello, possiede questo meccanismo, che “dice” al corpo quando svegliarsi, quando mangiare e altre importanti funzioni per la sopravvivenza.

Tuttavia, dalla scoperta dell’orologio principale, gli scienziati hanno identificato aree multiple oltre l’ipotalamo che mostrano anche oscillazioni circadiane.

Attraverso un neuronale scrupoloso esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che il nucleo del tratto solitario, una delle tre porzioni del complesso vagale dorsale, è un “robusto oscillatore circadiano”.

Mentre l’orologio principale è guidato principalmente dall’esposizione alla luce, questi altri oscillatori sono influenzati dal consumo di cibo.

Esaminare il cervello

Utilizzando una serie di “approcci immunoistochimici ed elettrofisiologici”, gli autori del recente studio hanno studiato questi oscillatori indipendenti in modo più dettagliato.

Parlando delle tecniche del team, il primo autore dello studio, il dott. Lukasz Chrobok, ha detto Notizie mediche oggi:

“Possiamo misurare l’attività neuronale in modo più diretto. […] Con questa tecnologia, siamo in grado di studiare centinaia di neuroni contemporaneamente per molto tempo, pur essendo in grado di mantenere la risoluzione di una singola cellula”.

“Studiando sezioni cerebrali isolate, piuttosto che registrare l’attività neuronale in vivo dall’intero cervello”, ha spiegato, “siamo sicuri che questa ritmicità provenga da questi esatti centri cerebrali. […] Quindi, siamo sicuri che l’orologio del tronco cerebrale non ha bisogno dell’orologio principale nell’ipotalamo per generare la sua ritmicità.

Il Dr. Chrobok ha aggiunto: “Il tronco cerebrale è una parte evolutivamente antica del cervello [and] noi condividiamo [it] con tutti i vertebrati. Ecco perché penso che sia saggio studiarlo, anche nei modelli animali. Speriamo che i suoi meccanismi di base siano molto simili a quelli umani».

Due regimi dietetici

Con questa accurata attività cerebrale e la metodologia di mappatura in atto, i ricercatori hanno somministrato a ratti adolescenti un HFD o una dieta di controllo per 2-3 o 4 settimane.

Gli scienziati hanno osservato i roditori per valutare quanto mangiavano, come suddividevano il cibo in un ciclo di 24 ore e la loro variazione complessiva di peso.

I risultati sono stati sorprendenti. Prevedibilmente, quei ratti che consumavano l’HFD inizialmente hanno diminuito la quantità che hanno mangiato, ma hanno comunque consumato più calorie rispetto all’altro gruppo.

Con il progredire dello studio, i due gruppi sono diventati più divergenti. Inizialmente, i roditori HFD hanno aumentato l’assunzione di cibo durante la notte e in seguito hanno iniziato a consumare calorie in eccesso durante il giorno.

In definitiva, c’era una tendenza verso un aumento di peso nei ratti HFD. Ma soprattutto, l’aumento di peso non si è verificato prima dei cambiamenti nell’attività alimentare circadiana.

Il Dr. Chrobok ha spiegato: “Abbiamo scoperto che i ratti su questo tipo di [HFD] iniziato a cambiare il loro comportamento alimentare. Normalmente, sono notturni: in qualche modo bloccano l’assunzione di cibo nella notte. Ma, ha continuato, con il progredire dello studio:

“Hanno iniziato a mangiare 24 ore al giorno. Inoltre, si svegliavano e facevano uno spuntino durante il giorno, considerata una fase inattiva dei topi: si nutrivano, piuttosto che riposare.

“Con il [HFD], abbiamo riscontrato che la differenza nell’appetito dal giorno alla notte e la variazione alimentare viene eliminata. L’orologio del tronco cerebrale non sa se è giorno o notte!”

quando MNT chiesto se i ratti hanno invertito i loro orologi circadiani quando esposti all’HFD, il Dr. Chrobok ha risposto:

“No, non credo che abbiano invertito il loro orologio, ma il loro orologio è smussato perché hanno perso l’ampiezza del loro comportamento alimentare. Invece di mangiare esclusivamente durante la notte attiva, dividerebbero la loro assunzione di cibo anche nel giorno inattivo”.

Il Dr. Chrobok ha aggiunto: “Penso che la cosa più rivoluzionaria sia che possiamo vedere i cambiamenti nel cervello, nel malfunzionamento dell'”orologio” prima di poter vedere l’effettivo aumento di peso”.

Ciò implica che “i disturbi dell’orologio del tronco cerebrale erano una causa, piuttosto che un risultato, dell’obesità”.

Il ruolo dei neuropeptidi

Oltre al controllo circadiano della sazietà del complesso vagale dorsale, altre parti del cervello, come l’ipotalamo, secernono ormoni e neuropeptidi che regolano l’omeostasi. In tal modo, aiutano i nostri corpi a mantenere una temperatura stabile, frequenza cardiaca, appetito e metabolismo.

L’orexina è uno di questi importanti neuropeptidi; esso stimola assunzione di cibo e dispendio energetico.

In questo studio, i ricercatori hanno valutato l’attività dei neuroni orexina nel cervello dei loro ratti. Utilizzando metodi di colorazione neurale, hanno identificato quali neuroni stavano aumentando di attività: giorno, notte o in generale.

Roditori di controllo visualizzati variazione dal giorno alla notte nell’attività di oressina; è stato aumentato durante la tarda giornata fino a metà della notte, presumibilmente per prepararli alla loro attività notturna e all’alimentazione. I ratti HFD, tuttavia, hanno mostrato una ridotta attività dell’oressina durante il giorno, plausibilmente perché questi ratti continuavano a mangiare.

Un altro neuropeptide, il recettore del peptide-1 simile al glucagone, gioca un ruolo nell’assunzione di cibo. Sebbene questo sia più difficile da misurare, i ricercatori hanno dimostrato che i ratti HFD hanno avuto una risposta inversa a questo neuropeptide “smette di mangiare”, essendo più reattivi alla fine della giornata, piuttosto che di notte, come nel gruppo di controllo.

Implicazioni e ricerca futura

Per quanto riguarda le implicazioni dei risultati dello studio, il Dr. Chrobok ha avvertito: “Come sempre, bisogna stare molto attenti nell’estrapolare i risultati dai ratti agli umani. Soprattutto in cronobiologia [the science of circadian rhythms] perché studiamo ratti e topi, e loro sono notturni, e noi umani siamo animali diurni».

In sintesi, il Dr. Chrobok ha riflettuto:

“Penso che apra anche alcune possibilità terapeutiche. Nel tentativo di prevenire l’obesità, si potrebbe stare più attenti al proprio orologio, al proprio orologio o ritmo circadiano personale. Non svegliarti e fare uno spuntino durante la notte o rimanere sveglio per lunghe ore. […] Piuttosto, dormi e mangia negli orari giusti per sincronizzarti. Questa è “igiene dello stile di vita” e può essere terapeutica!”

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