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Alimentazione: comprendere il metabolismo vuol dire rallentare le malattie

Le persone obese hanno maggiori probabilità di avere malattie legate all’età. Ciò include malattie neurodegenerative come l’Alzheimer, malattie proliferative come il cancro e stesse malattie metaboliche, come il diabete di tipo 2, l’iperlipidemia, l’infarto e altri disturbi cardiovascolari. Prevenendo l’obesità, possiamo prevenire queste malattie. Tuttavia, l’epidemia mondiale non è diminuita nonostante i costanti avvertimenti sulla necessità di un’alimentazione equilibrata e dell’attività fisica. Il numero di calorie che una persona mangia influenza direttamente le prestazioni di diverse cellule. Questa è la conclusione di un gruppo di ricercatori dell’Università di San Paolo (USP). Alcuni dei loro studi sono stati presentati il ​​primo giorno della FAPESP Week di Londra, che si terrà questo 11-13 febbraio. Gli studi sono stati condotti sotto gli auspici del Centro di Ricerca sui Processi Redox in Biomedicina (uno dei centri di ricerca, innovazione e diffusione (RIDC) finanziati dalla Fondazione di ricerca São Paulo – FAPESP) Gli scienziati stanno studiando come i cambiamenti apportati alla dieta influiscono sul metabolismo e come questo finisca per cambiare le probabilità di avere malattie associate all’invecchiamento. La ricerca è stata guidata dalla dottoressa Alicia Kowaltowski, professore presso l’USP Chemistry Institute (IQ-USP).

I topi sono stati divisi in due gruppi. Uno degli esperimenti condotti sui topi mostra come una dieta ipocalorica possa proteggere il cervello dalla morte delle cellule neuronali associate a malattie come l’Alzheimer, il Parkinson, l’epilessia e l’incidente vascolare cerebrale (CVA). I ricercatori hanno calcolato il numero medio di calorie del gruppo senza restrizioni caloriche e quindi hanno alimentato il 40% di calorie in meno con l’altro gruppo. Dopo 14 settimane, ai topi appartenenti ai due gruppi è stata somministrata un’iniezione contenente PTZ, una sostanza nota per causare convulsioni, danni e morte delle cellule cerebrali. Mentre gli animali del gruppo che non avevano restrizioni dietetiche avevano convulsioni, gli animali le cui calorie erano state limitate invece no. I ricercatori hanno quindi studiato cosa è successo in vitro. Per fare ciò, hanno isolato i mitocondri del cervello dei topi, che erano anche divisi in due gruppi: quelli che avevano diete non limitate e quelli che avevano una dieta limitata. Quando hanno introdotto nel mezzo di coltura ioni calcio, notarono che l’assorbimento era maggiore nei mitocondri appartenenti al gruppo che aveva ingerito meno calorie.

I mitocondri sono gli organelli responsabili della generazione di energia nelle cellule. Nel caso dei topi sottoposti a una dieta ipocalorica, i mitocondri aumentavano la capacità di assorbimento del calcio in situazioni in cui il livello di quel minerale era patologicamente alto. Nel pancreas, la restrizione calorica ha dimostrato di essere in grado di migliorare la risposta cellulare a livelli più elevati di glucosio nel sangue. I ricercatori hanno raggiunto questa conclusione dopo aver condotto esperimenti utilizzando colture di cellule beta che rimangono nelle isole pancreatiche e sono responsabili della produzione di insulina. Il siero di sangue di topi sottoposti a una varietà di diete, simile allo studio sugli effetti della restrizione calorica sui neuroni, è stato usato per nutrire le cellule coltivate in vitro. Nelle cellule trattate con il siero di animali che mangiavano meno calorie, la secrezione di insulina attraverso le cellule beta si verificava normalmente: bassa quando il glucosio era basso e alto quando il glucosio era elevato. Questo non avveniva negli animali che mangiavano più calorie (e diventavano obesi). L’esperimento ha dimostrato che potrebbe esserci un fattore ematico circolante che modifica acutamente la funzione delle cellule beta.

I ricercatori hanno nuovamente sollevato l’ipotesi che il fenomeno sia correlato ai mitocondri, poiché la secrezione di insulina dipende dalla disponibilità di ATP (adenosina trifosfato, la molecola che immagazzina energia) nella cellula. Quando hanno misurato il consumo di ossigeno da parte dei due gruppi di cellule, hanno osservato che era più alto nelle cellule che ricevevano siero da animali sottoposti a restrizione calorica. Poiché la respirazione è responsabile del rilascio di insulina durante il picco glicemico, è stato un segno che le cellule hanno generato più ATP in quelle condizioni. Altri esperimenti hanno anche dimostrato che i mitocondri di cellule trattate con siero da animali sottoposti a restrizione calorica, si sono scambiati più materiale (molecole di informazione) tra loro, il che li ha resi più efficienti. I dati hanno sottolineato che la comprensione di come funziona il metabolismo è essenziale per prevenire e curare le malattie metaboliche come l’obesità. È risaputo che essere obesi è uno dei fattori prognostici dell’invecchiamento malsano. L’infiammazione cronica, le citochine e le specie ossidanti (radicali liberi) sono ora iniaziatori del processo, ora perpetratori. Ma non importa, l’obiettivo resta contrastarli. E la dieta resta un elemento chiave.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Kowaltowski AJ. Redox Biology 2019 Feb; 21:101065. 

Kakimoto P et al. PLoS One. 2019 Feb 4;14(2):e0211733.

Vercesi AE et al. Free Radic Biol Med. 2018; 129:1-24.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
Dott. Gianfrancesco Cormaci
Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998, specialista in Biochimica Clinica dal 2002, ha conseguito dottorato in Neurobiologia nel 2006. Ex-ricercatore, ha trascorso 5 anni negli USA alle dipendenze dell' NIH/NIDA e poi della Johns Hopkins University. Guardia medica presso la casa di Cura Sant'Agata a Catania. In libera professione, si occupa di Medicina Preventiva personalizzata e intolleranze alimentari. Detentore di un brevetto per la fabbricazione di sfarinati gluten-free a partire da regolare farina di grano. Responsabile della sezione R&D della CoFood s.r.l. per la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti alimentari, inclusi quelli a fini medici speciali.

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