Perchè il freddo, l’ansia e l’isolamento provocano osteoporosi? Ora si ha la risposta

L’osteoporosi, una malattia ossea legata all’invecchiamento, è caratterizzata da una perdita di densità ossea, deterioramento strutturale delle ossa e aumento del rischio di fratture. Con un terzo delle donne in postmenopausa colpite, si tratta di un grave problema di salute pubblica. Attraverso analisi epidemiologiche, esperimenti di laboratorio e strumenti metagenomici e metabolomici all’avanguardia, un gruppo di ricerca dell’Università di Ginevra (UNIGE), ha osservato che l’esposizione a temperature ambiente più calde (34 °C) aumenta la resistenza ossea, prevenendo la perdita di densità ossea tipica dell’osteoporosi. Inoltre, questo fenomeno, legato a un cambiamento nella composizione del microbiota intestinale innescato dal calore, potrebbe essere replicato trapiantando il microbiota di topi che vivono in un ambiente caldo su topi affetti da osteoporosi. Infatti, dopo il trapianto, le loro ossa erano più forti e più dense. Questi risultati consentono di immaginare interventi efficaci e innovativi per la prevenzione e la cura dell’osteoporosi.

Molti biologi hanno familiarità con la regola di Allen, del naturalista del XIX secolo Joel Asaph Allen, secondo cui gli animali che vivono in aree calde hanno una superficie più ampia in relazione al loro volume rispetto agli animali che vivono in ambienti più freddi. Infatti, una superficie cutanea più ampia consente una migliore evacuazione del calore corporeo. In un esperimento, abbiamo posizionato topi appena nati a una temperatura di 34 °C per ridurre al minimo lo shock termico associato alla loro nascita, gli scienziati hanno scoperto che avevano ossa più lunghe e più forti, confermando che la crescita ossea è influenzata dalla temperatura ambiente. Ma per quanto riguarda l’età adulta? Posizionando diversi gruppi di topi adulti in un ambiente caldo, gli scienziati hanno osservato che mentre le dimensioni dell’osso sono rimaste invariate, la forza e la densità ossea sono state ampiamente migliorate. Hanno quindi ripetuto il loro esperimento con i topi dopo un’ovariectomia modellando l’osteoporosi post-menopausa. E ora che dire degli esseri umani?

Il team di ricerca ha analizzato i dati epidemiologici globali sull’incidenza dell’osteoporosi in relazione alla temperatura media, alla latitudine, al consumo di calcio e ai livelli di vitamina D. È interessante notare che hanno scoperto che maggiore è la temperatura, minori sono le fratture dell’anca, una delle principali conseguenze dell’osteoporosi, indipendentemente da altri fattori. Hanno trovato una chiara correlazione tra latitudine geografica e fratture dell’anca, il che significa che nei paesi del nord l’incidenza è più alta rispetto al sud più caldo. La normalizzazione dell’analisi dei giocatori noti come la vitamina D o il calcio non ha modificato questa correlazione. Tuttavia, quando gli scienziati hanno escluso la temperatura come determinante, la correlazione è andata persa. Questo non vuol dire che il calcio o la vitamina D non abbiano un ruolo, né da soli né in combinazione. Tuttavia, il fattore determinante è il calore o la sua mancanza. Specialisti nel microbiota, gli scienziati di Ginevra hanno voluto capire il suo ruolo in queste modificazioni metaboliche.

A tal fine, hanno trapiantato il microbiota di topi che vivono in un ambiente a 34 ° su topi osteoporotici, la cui qualità ossea è stata rapidamente migliorata. Grazie agli strumenti metagenomici all’avanguardia sviluppati nel loro laboratorio, gli scienziati sono poi riusciti a comprendere il ruolo svolto dal microbiota. Quando si adatta al calore, provoca un’interruzione nella sintesi e nella degradazione delle poliammine, molecole coinvolte nell’invecchiamento e in particolare nella salute delle ossa. Con il calore aumenta la sintesi delle poliammine, mentre si riduce la loro degradazione. In tal modo influenzano l’attività degli osteoblasti (le cellule che costruiscono le ossa) e riducono il numero degli osteoclasti (le cellule che degradano le ossa). Con l’età e la menopausa, lo squisito equilibrio tra l’attività degli osteoclasti e degli osteoblasti viene interrotto. Tuttavia, il calore, agendo sulle poliammine, che sono state riscontrate in parte regolate dal microbiota, può mantenere l’equilibrio tra questi due gruppi cellulari.

L’influenza del microbiota sul metabolismo è stata meglio compresa. Tuttavia, per poter utilizzare questa conoscenza per sviluppare strategie terapeutiche, gli scienziati devono identificare con precisione il ruolo di particolari batteri in particolari malattie. Ma comunque, non è solo il freddo a promuovere una cattiva salute ossea. Sembra che anche le emozioni giochino un ruolo. Che la depressione favorisca l’osteoporosi non è una novità, ma che fra le emozioni l’isolamento possa essere altrettanto responsabile non era mai stato investigato. Studi clinici hanno scoperto che la densità minerale ossea nei pazienti con ansia o depressione è inferiore a quella delle persone comuni: il cervello, comandante del corpo, riceve ed elabora segnali esterni e quindi invia istruzioni alle ossa periferiche. Ma come fa l’ansia a indurre una diminuzione della densità minerale ossea? I ricercatori dello Shenzhen Institutes of Advanced Technology (SIAT) dell’Accademia Cinese delle Scienze e i loro collaboratori hanno ora una risposta.

Hanno scoperto che un circuito neurale centrale dal proencefalo all’ipotalamo media la perdita ossea cronica indotta da stress, attraverso il sistema nervoso simpatico periferico. I ricercatori hanno scoperto che l’isolamento può aumentare significativamente i livelli di ansia, inducendo così la perdita ossea nei soggetti umani. L’analisi biochimica ha mostrato che l’isolamento prolungato aumenta la concentrazione di noradrenalina e diminuisce i marker osteogenici nel siero. Questi cambiamenti erano coerenti con l’osservazione di ansia elevata e ridotta formazione ossea nei soggetti. Per identificare il meccanismo neurale alla base della perdita ossea cronica indotta da stress, il team di ricerca ha utilizzato un modello murino in cui i topi erano soggetti a uno stress cronico lieve e imprevedibile. Hanno scoperto che dopo quattro-otto settimane di stress cronico, i topi mostravano comportamenti ansiosi significativi. La densità minerale ossea dei topi nel gruppo stress era significativamente inferiore rispetto al gruppo di controllo.

Questi risultati hanno confermato la correlazione tra ansia indotta da stress e perdita ossea negli animali da esperimento e hanno fornito un buon modello animale per l’analisi del meccanismo neurale di follow-up. Attraverso ampi esperimenti, i ricercatori hanno identificato una popolazione di neuroni inibitori che esprimono la somatostatina nel nucleo cerebrale, noti come nucleo del letto della stria terminalis (BNST). Questi neuroni venivano attivati quando gli animali mostravano comportamenti ansiosi e trasmettevano informazioni “ansiose” ai neuroni nell’ipotalamo ventromediale (VMH). Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni glutamatergici (che usano il glutammato come neurotrasmettitore) nel nucleus tractus solitarius (NTS) e il sistema simpatico venivano coinvolti per regolare la perdita ossea indotta dallo stress. Secondo i ricercatori, questo studio fornisce una nuova prospettiva per lo studio sistematico della regolazione dell’omeostasi cerebrale sul metabolismo e sulla funzione endocrina del corpo in ambienti speciali.

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

Pubblicazioni scientifiche

Chevalier C et al. Cell Metabolism Sep 05.

Siopi E et al. Cell Rep. 2020 Mar 17; 30(11):3682-3690.

Yang, F., et al., Wang L. J Clinical Invest 2020 Sep 10.

Fabbiano S et al. Cell Metab. 2018 Dec; 28(6):907-921.

0 0 vote
Article Rating
Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2445 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
Subscribe
Notificami

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

0 Commenti
Inline Feedbacks
View all comments