I microbi intestinali aiutano il sonno producendo neurotrasmettitori

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Con l’arrivo delle vacanze autunnali e invernali, molti ricercatori riflettono sul rapporto tra cibo e sonno.

I ricercatori guidati dal professor Masashi Yanagisawa presso l’Università di Tsukuba in Giappone sperano di poter concentrare le le ricerche sugli intermediari importanti dell’equazione: i microbi batterici nell’intestino.

Il loro studio dettagliato sui topi ha rivelato fino a che punto i batteri possono modificare l’ambiente e il contenuto dell’intestino, il che alla fine influisce su comportamenti come il sonno.

L’esperimento in sé era abbastanza semplice. I ricercatori hanno somministrato a un gruppo di topi un potente cocktail di antibiotici per quattro settimane, che li ha impoveriti di microrganismi intestinali.

Quindi, hanno confrontato il contenuto intestinale tra questi topi e topi di controllo che avevano la stessa dieta. La digestione scompone il cibo in pezzi chiamati metaboliti. Il team di ricerca ha trovato differenze significative tra i metaboliti nei topi impoveriti dal microbiota e nei topi di controllo.

Come spiega il professor Yanagisawa, “Abbiamo trovato più di 200 differenze di metaboliti tra i gruppi di topi. Circa 60 metaboliti normali erano mancanti nei topi impoveriti dal microbiota e gli altri differivano nella quantità, alcuni in più e altri in meno rispetto ai topi di controllo “.

Il team ha quindi deciso di determinare cosa fanno normalmente questi metaboliti. Utilizzando l’analisi di arricchimento del set di metabolomi, hanno scoperto che le vie biologiche più colpite dal trattamento antibiotico erano quelle coinvolte nella produzione di neurotrasmettitori, le molecole che le cellule del cervello usano per comunicare tra loro.

Ad esempio, la via triptofano-serotonina è stata quasi completamente interrotta; i topi impoveriti dal microbiota avevano più triptofano dei controlli, ma quasi zero serotonina.

Ciò dimostra che senza importanti microbi intestinali, i topi non potrebbero produrre serotonina dal triptofano che stavano mangiando. Il team ha anche scoperto che i topi erano carenti di metaboliti della vitamina B6, che accelerano la produzione dei neurotrasmettitori serotonina e dopamina.

Il team ha anche analizzato il modo in cui i topi dormivano osservando l’attività cerebrale negli EEG. Hanno scoperto che rispetto ai topi di controllo, i topi impoveriti dal microbiota avevano più sonno REM e non REM di notte – quando i topi dovrebbero essere attivi – e meno sonno non REM durante il giorno – quando i topi dovrebbero dormire per lo più.

Il numero di episodi di sonno REM era più alto sia durante il giorno che di notte, mentre il numero di episodi non REM era più alto durante il giorno. In altre parole, i topi impoveriti dal microbiota passavano tra le fasi di sonno / veglia più frequentemente rispetto ai controlli.

Il professor Yanagisawa ipotizza che la mancanza di serotonina fosse responsabile delle anomalie del sonno ; tuttavia, il meccanismo esatto deve ancora essere elaborato. “Abbiamo scoperto che l’esaurimento dei microbi eliminava la serotonina nell’intestino e sappiamo che i livelli di serotonina nel cervello possono influenzare i cicli di sonno / veglia”, dice.

“Pertanto, cambiare i microbi presenti nell’intestino alterando la dieta ha il potenziale per aiutare coloro che hanno problemi a dormire”.

Quindi, durante le festività natalizie, quando ti senti assonnato dopo aver mangiato un tacchino ripieno di triptofano, per favore non dimenticare di ringraziare i tuoi microbi intestinali!


Il triptofano è un amminoacido essenziale che si trova in molti alimenti a base di proteine ​​e proteine ​​dietetiche [1] tra cui carne, latticini, frutta e semi. Anche pasti ad alto indice glicemico e carichi glicemici aumentano la disponibilità di triptofano [2].

I livelli di triptofano plasmatico sono determinati dall’equilibrio tra l’assunzione alimentare [3] e la sua rimozione dal plasma come parte del suo ruolo essenziale nella biosintesi delle proteine ​​[4].

A parte il suo ruolo nella formazione delle proteine, il triptofano è un precursore di una serie di metaboliti, in particolare la chinurenina e il neurotrasmettitore, la serotonina, che è al centro di questa revisione.

Serotonina e chinurenina

Il triptofano è l’unico precursore della serotonina prodotta a livello periferico e centrale [4]. Tuttavia, la seconda via metabolica più diffusa del triptofano dopo la sintesi proteica è la sintesi della chinurenina, che rappresenta circa il 90% del metabolismo del triptofano [5].

La chinurenina è il precursore dell’acido chinurenico, un antagonista dei recettori ionotropici del glutammato. Ci sono forti evidenze che implicano le chinurenine nei sintomi comportamentali e cognitivi delle malattie neurologiche [6], tuttavia la relazione tra gli effetti centrali dell’esaurimento / integrazione del triptofano e la via della chinurenina non è ancora chiara [7-9]. Il ruolo della chinurenina nel cervello va oltre lo scopo di questa revisione.

Serotonina e suoi recettori

La sintesi della serotonina avviene nella periferia all’interno dei neuroni intestinali e delle cellule enterocromaffine e centralmente all’interno dei neuroni del rafe nel tronco cerebrale.

Gli effetti della deplezione del triptofano sulla produzione periferica di serotonina verranno discussi più avanti. Affinché si verifichi la produzione di serotonina centrale, il triptofano deve prima accedere al sistema nervoso centrale (SNC) attraverso la barriera ematoencefalica. Il triptofano è un substrato per il grande sistema di trasporto neutro degli amminoacidi e compete per il trasporto con molti altri amminoacidi essenziali per la funzione cerebrale.

Questa competizione per il trasporto è la base per alcune diete a deplezione acuta del triptofano (ad es. [10]). È generalmente accettato che la maggior parte del nostro triptofano è legato all’albumina plasmatica e quindi non è disponibile per il trasporto nel cervello.

Questo normalmente limita il triptofano disponibile per la sintesi centrale della serotonina, ma il rilascio di triptofano da questo pool potrebbe aumentare il trasporto. Oltre ai livelli di triptofano libero, i risultati degli studi sull’esercizio fisico dimostrano che devono esserci altri meccanismi, attualmente sconosciuti, che controllano l’assorbimento centrale del triptofano [11].

Una volta nel SNC, l’L-triptofano viene idrossilato a 5-idrossitriptofano dall’enzima triptofano idrossilasi di tipo 2, la fase limitante della velocità nella sintesi della serotonina nel cervello. Questo è seguito dalla successiva decarbossilazione che coinvolge l’enzima L-aromatico acido decarbossilasi in serotonina (5-idrossitriptamina, 5-HT).

La serotonina viene quindi assorbita nelle vescicole dall’isoforma 2 del trasportatore della monoammina vescicolare dei neuroni del rafe. La degradazione della serotonina avviene tramite la monoamino ossidasi di tipo A e l’aldeide deidrogenasi nel principale metabolita della serotonina acido 5-idrossiindolacetico (5HIAA).

I livelli di serotonina sono anche influenzati dall’enzima di degradazione del triptofano, l’indoleamina 2,3-diossigenasi e la tetraidrobiopterina, il cofattore della triptofano idrossilasi.

Tutti tranne un sottotipo dei numerosi recettori della serotonina sono recettori accoppiati alla proteina G metabotropica.
Sono stati trovati più recettori della serotonina, con famiglie di recettori da 5-HT1 a 5-HT7 [12,13]. Il recettore 5-HT3 è unico tra i sottotipi di recettori serotoninergici attualmente noti in quanto appartiene alla famiglia dei canali ionici ionotropici, ligando-dipendenti.

I neuroni serotoninergici innervano vaste aree del cervello umano, con la maggior parte delle proiezioni derivanti da corpi cellulari neuronali nel raphe dorsale e mediano e dai nuclei vicini del tronco cerebrale inferiore. Esistono proiezioni sull’ippocampo, sull’amigdala, sull’ipotalamo, sul talamo, sulla neocorteccia e sui gangli della base, sebbene la maggior parte delle strutture riceva una certa innervazione serotoninergica [14].

Attraverso questa rete diffusa all’interno del sistema nervoso centrale, la serotonina modula un’ampia gamma di funzioni tra cui il sonno, il controllo dell’appetito e della temperatura e il focus di questa revisione, l’umore e la cognizione.

Serotonina e umore

L’umore abbassato è uno dei principali sintomi della depressione, un disturbo affettivo che è la principale causa di disabilità nel mondo, che colpisce circa il 20% della popolazione mondiale [15].

I principali agenti terapeutici per il trattamento della depressione sono gli antidepressivi, per lo più inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina o inibitori combinati della ricaptazione della serotonina / noradrenalina [16]. Si ritiene che il meccanismo di questi farmaci sia in parte l’aumento dei livelli sinaptici di monoamine, principalmente serotonina e noradrenalina e la successiva attivazione di postsinaptici e autorecettori serotoninergici e noradrenergici [17].

I benefici terapeutici dell’aumento dei livelli di monoammine sono stati scoperti a metà del secolo scorso, quando gli inibitori delle monoaminossidasi e gli antidepressivi triciclici hanno mostrato efficacia nel trattamento della depressione. Ciò ha portato all’ipotesi della monoamina in cui si pensava che la depressione fosse causata da una carenza di neurotrasmettitori monoaminici [18].

Tuttavia, gli antidepressivi sono solo parzialmente efficaci nel trattamento della depressione di gravità moderata e maggiore negli adulti (tassi di risposta di circa il 48% rispetto al 30% per il placebo) [19,20], suggerendo che l’ipotesi della monoamina spiega solo parzialmente la depressione [21 , 22].

L’effetto della serotonina sull’umore è stato studiato utilizzando una tecnica di deplezione acuta del triptofano in cui l’abbassamento dei livelli di triptofano nella dieta provoca un abbassamento dei livelli di serotonina nel cervello, consentendo l’analisi del comportamento dipendente dalla serotonina [23]. Questo è discusso più dettagliatamente di seguito.

Serotonina e cognizione

Il sistema serotoninergico gioca un ruolo nei comportamenti che implicano un’elevata richiesta cognitiva. I recettori della serotonina si trovano nelle regioni del cervello coinvolte nell’apprendimento e nella memoria, tra cui la corteccia, l’amigdala e l’ippocampo [24].

Come bersagli farmacologici per il miglioramento o il potenziamento cognitivo, i recettori della serotonina hanno ricevuto attenzione con un focus su diversi sottotipi di recettori della serotonina che hanno dimostrato di essere coinvolti nella cognizione e nella memoria. Prove convergenti suggeriscono che la somministrazione di agonisti dei recettori 5-HT2A / 2C o 5-HT4 o antagonisti dei recettori 5-HT1A o 5HT3 e 5-HT1B previene il deterioramento della memoria e facilita l’apprendimento in situazioni che comportano un’elevata richiesta cognitiva.

Al contrario, gli antagonisti del recettore per 5-HT2A / 2C e 5-HT4 o gli agonisti per 5-HT1A o 5-HT3 e 5-HT1B hanno generalmente effetti opposti sulla memoria e sull’apprendimento [25-30].

Non è stato ancora compreso se la serotonina abbia un ruolo nel modulare la funzione cognitiva attraverso effetti specifici sull’apprendimento, la memoria e la funzione esecutiva. Ciò può essere attribuito in parte ai diversi ruoli dei vari sottotipi di recettori della serotonina nella cognizione [30]. Tuttavia, l’abbassamento dei livelli di serotonina centrale attraverso l’esaurimento del triptofano ha consentito sperimentalmente alcune delucidazioni del ruolo della serotonina in diverse modalità di apprendimento.

Esaurimento del triptofano

Gli studi iniziali volti a esaurire il triptofano centrale hanno utilizzato l’inibitore irreversibile della triptofano idrossilasi, 4-cloro-DL-fenilalanina metilestere (PCPA), che esaurisce la serotonina interrompendo la fase di limitazione della velocità nella sua sintesi [31]. Tuttavia, le preoccupazioni circa la sua tossicità e il range di dosaggio ne hanno ampiamente limitato l’uso sperimentale [23].

Un’alternativa all’inibizione dell’enzima di sintesi della serotonina è esaurire il suo substrato triptofano dal cervello. La rapida deplezione dietetica del triptofano consente lo studio dell’effetto dei livelli ridotti di triptofano, e come tale fornisce un paradigma per lo studio del ruolo della serotonina nei processi centrali.

L’ingestione di una dieta o di una soluzione contenente grandi amminoacidi neutri ma carenti di triptofano induce un abbassamento acuto e affidabile del triptofano plasmatico. Si ritiene che questo effetto sia dovuto al fenomeno secondo cui la rimozione del triptofano dalla dieta stimola la sintesi proteica nel fegato, che utilizza il triptofano plasmatico disponibile.

Questo effetto è stato osservato sperimentalmente in animali inclusi topi [32], ratti [33-35] e primati [36]; e negli esseri umani [37,38].
Oltre all’aumento della sintesi proteica del fegato, i grandi amminoacidi neutri inclusi nella dieta competono con il triptofano per il trasporto attraverso la barriera ematoencefalica e quindi limitano l’ingresso del triptofano nel cervello.

Questo esaurisce il triptofano, e quindi la serotonina, a livello centrale. Studi sui roditori hanno dimostrato che la deplezione acuta del triptofano ha ridotto i livelli di triptofano nel cervello fino al 70% [35], con diminuzioni associate della serotonina centrale e ridotto il legame del recettore 5-HT1A [35,39]. Nell’uomo la deplezione acuta del triptofano inibisce la sintesi della serotonina [40] e riduce anche le concentrazioni nel liquido cerebrospinale del triptofano [41] e dell’acido 5-idrossiindolacetico (5-HIAA), il principale metabolita della serotonina [41,42].

Esaurimento del triptofano, serotonina e umore

Studi clinici e preclinici hanno utilizzato il modello di deplezione del triptofano per indagare l’idea che una bassa sintesi di serotonina sia associata a un umore depresso [43,44].

Studi clinici

Gli studi sulla deplezione del triptofano in individui che non sono mai depressi sono variabili, con nessun o scarso effetto complessivo sull’abbassamento dell’umore [45,46]. È interessante notare che i rapporti di moderato abbassamento dell’umore sono visti più spesso negli studi con donne sane che negli studi con uomini sani [47].

Tuttavia, in volontari sani mai depressi che sono ad alto rischio di depressione a causa di un fattore di rischio familiare, la deplezione acuta del triptofano produce evidenti anomalie nel controllo dell’umore [48,49]. Infine, nei pazienti depressi con remissione, l’abbassamento temporaneo dei livelli di triptofano può provocare una depressione acuta

Serotonina e cognizione

Il sistema serotoninergico gioca un ruolo nei comportamenti che implicano un’elevata richiesta cognitiva. I recettori della serotonina si trovano nelle regioni del cervello coinvolte nell’apprendimento e nella memoria, tra cui la corteccia, l’amigdala e l’ippocampo [24]. Come bersagli farmacologici per il miglioramento o il potenziamento cognitivo, i recettori della serotonina hanno ricevuto attenzione con un focus su diversi sottotipi di recettori della serotonina che hanno dimostrato di essere coinvolti nella cognizione e nella memoria.

Prove convergenti suggeriscono che la somministrazione di agonisti dei recettori 5-HT2A / 2C o 5-HT4 o antagonisti dei recettori 5-HT1A o 5HT3 e 5-HT1B previene il deterioramento della memoria e facilita l’apprendimento in situazioni che comportano un’elevata richiesta cognitiva. Al contrario, gli antagonisti del recettore per 5-HT2A / 2C e 5-HT4 o gli agonisti per 5-HT1A o 5-HT3 e 5-HT1B hanno generalmente effetti opposti sulla memoria e sull’apprendimento [25-30].

Non è stato ancora compreso se la serotonina abbia un ruolo nel modulare la funzione cognitiva attraverso effetti specifici sull’apprendimento, la memoria e la funzione esecutiva. Ciò può essere attribuito in parte ai diversi ruoli dei vari sottotipi di recettori della serotonina nella cognizione [30]. Tuttavia, l’abbassamento dei livelli di serotonina centrale attraverso l’esaurimento del triptofano ha consentito sperimentalmente alcune delucidazioni del ruolo della serotonina in diverse modalità di apprendimento.

Esaurimento del triptofano

Gli studi iniziali volti a esaurire il triptofano centrale hanno utilizzato l’inibitore irreversibile della triptofano idrossilasi, 4-cloro-DL-fenilalanina metilestere (PCPA), che esaurisce la serotonina interrompendo la fase di limitazione della velocità nella sua sintesi [31]. Tuttavia, le preoccupazioni circa la sua tossicità e il range di dosaggio ne hanno ampiamente limitato l’uso sperimentale [23].

Un’alternativa all’inibizione dell’enzima di sintesi della serotonina è esaurire il suo substrato triptofano dal cervello. La rapida deplezione dietetica del triptofano consente lo studio dell’effetto dei livelli ridotti di triptofano, e come tale fornisce un paradigma per lo studio del ruolo della serotonina nei processi centrali.

L’ingestione di una dieta o di una soluzione contenente grandi amminoacidi neutri ma carenti di triptofano induce un abbassamento acuto e affidabile del triptofano plasmatico. Si ritiene che questo effetto sia dovuto al fenomeno secondo cui la rimozione del triptofano dalla dieta stimola la sintesi proteica nel fegato, che utilizza il triptofano plasmatico disponibile.

Questo effetto è stato osservato sperimentalmente in animali inclusi topi [32], ratti [33-35] e primati [36]; e negli esseri umani [37,38].
Oltre all’aumento della sintesi proteica del fegato, i grandi amminoacidi neutri inclusi nella dieta competono con il triptofano per il trasporto attraverso la barriera ematoencefalica e quindi limitano l’ingresso del triptofano nel cervello.

Questo esaurisce il triptofano, e quindi la serotonina, a livello centrale. Studi sui roditori hanno dimostrato che la deplezione acuta del triptofano ha ridotto i livelli di triptofano nel cervello fino al 70% [35], con diminuzioni associate della serotonina centrale e ridotto il legame del recettore 5-HT1A [35,39].

Nell’uomo la deplezione acuta del triptofano inibisce la sintesi della serotonina [40] e riduce anche le concentrazioni nel liquido cerebrospinale del triptofano [41] e dell’acido 5-idrossiindolacetico (5-HIAA), il principale metabolita della serotonina [41,42].

Esaurimento del triptofano, serotonina e umore
Studi clinici e preclinici hanno utilizzato il modello di deplezione del triptofano per indagare l’idea che una bassa sintesi di serotonina sia associata a umore depresso [43,44].

Studi clinici

Gli studi sulla deplezione del triptofano in individui che non sono mai depressi sono variabili, con nessun o scarso effetto complessivo sull’abbassamento dell’umore [45,46]. È interessante notare che i rapporti di moderato abbassamento dell’umore sono visti più spesso negli studi con donne sane che negli studi con uomini sani [47].

Tuttavia, in volontari sani mai depressi che sono ad alto rischio di depressione a causa di un fattore di rischio familiare, la deplezione acuta del triptofano produce evidenti anomalie nel controllo dell’umore [48,49]. Infine, nei pazienti depressi con remissione, l’abbassamento temporaneo dei livelli di triptofano può provocare una depressione acuta

Figura 1. L’asse cervello-intestino e il sistema di comunicazione bidirezionale. L’asse cervello-intestino è un sistema di comunicazione bidirezionale tra il cervello e il tratto gastrointestinale. Questo collega i centri emotivi e cognitivi del cervello con il controllo periferico e la funzione dell’intestino e del suo microbiota residente. La serotonina è un elemento chiave di questo asse, agendo come neurotrasmettitore nel SNC e nel sistema nervoso enterico presente nella parete dell’intestino. R. La comunicazione neurale tra l’intestino e il cervello avviene attraverso i gangli del vago (stomaco e retto) e della radice dorsale (DRG-intestino tenue e crasso), tramite proiezioni dal sistema nervoso enterico ai gangli simpatici e all’innervazione parasimpatica dell’intestino. B. La comunicazione omerale avviene tramite il rilascio di fattori batterici, la produzione di citochine e ormoni circolanti.

Il triptofano e il microbiota intestinale

Un altro pezzo del puzzle della serotonina coinvolge la comunità residente di microrganismi che hanno colonizzato il tratto digerente.

Il microbiota intestinale si trova principalmente nell’intestino crasso, ma un numero minore può essere trovato in tutto il tratto gastrointestinale [99]. Il dialogo incrociato tra l’epitelio gastrointestinale e la flora enterica contribuisce a funzioni come le risposte immunitarie e la regolazione degli ormoni e si sta dimostrando fondamentale per il mantenimento dell’omeostasi e della salute (Figura 1).

Il modo in cui la comunità batterica si stabilisce all’inizio della vita [100], o le modifiche nel corso della vita, possono avere conseguenze sul metabolismo del triptofano e quindi sul sistema serotoninergico.

È necessario un equilibrio tra l’utilizzo batterico del triptofano e il triptofano necessario per la sintesi della serotonina nel sistema nervoso sia enterico che centrale [101].
Esiste una regolazione sia diretta che indiretta del triptofano e della serotonina nell’intestino da parte del microbiota residente. La regolazione indiretta della disponibilità di triptofano e della formazione di serotonina da parte del microbiota intestinale avviene principalmente tramite la via della chinurenina.

Come notato, la sintesi della chinurenina rappresenta circa il 90% del metabolismo del triptofano [5]. Recenti prove di una regolazione diretta provengono da animali privi di germi allevati in laboratorio e con carenza di microbiota intestinale.

Questi animali mostrano livelli aumentati di triptofano circolante [102] e diminuzione della serotonina [103]. Quando questi animali hanno batteri che metabolizzano il triptofano introdotti nell’intestino, i livelli circolanti di triptofano diminuiscono, con questa alterazione che accompagna un effetto sesso-specifico sulle concentrazioni di serotonina nell’ippocampo negli animali maschi privi di germi [102].

All’interno del cervello, è stato osservato un aumento dei livelli di serotonina dell’ippocampo e del turnover, insieme a una diminuzione del comportamento ansioso, dimostrando l’influenza del microbiota intestinale sia sui correlati comportamentali che sulla neurochimica cerebrale [104].

È interessante notare che questi animali hanno anche mostrato una riduzione dei livelli di RNA messaggero del fattore neurotrofico derivato dal cervello e una ridotta espressione dei geni di segnalazione sinaptica PSD-95 e della sinaptofisina nelle regioni del cervello responsabili del controllo motorio e dell’ansia come lo striato [104].

Nella sindrome dell’intestino irritabile, i cambiamenti nell’equilibrio del microbiota sono associati alla sintomatologia e alle alterazioni dei livelli di serotonina intestinale e cerebrale [105,106]. Inoltre, l’espressione dei recettori simili a pedaggi, che agiscono per allertare l’organismo sulla presenza di patogeni, è alterata sia nei campioni di plasma che nel colon di pazienti con sindrome dell’intestino irritabile [107,108]. Dati recenti mostrano anche che prodotti batterici come gli acidi grassi a catena corta possono sovraregolare la produzione di serotonina da parte delle cellule enterocromaffine [109].

Comportamento e microbioma intestinale

Come discusso, la serotonina centrale gioca un ruolo importante nell’umore e nella cognizione. Un’influenza del microbiota intestinale sul comportamento sta diventando sempre più evidente, attraverso una varietà di meccanismi proposti, comprese le modifiche all’assorbimento del triptofano e alla sintesi della serotonina.

I topi privi di germi mostrano comportamenti meno ansiosi rispetto alle loro controparti tradizionalmente colonizzate [102,110]. Nel frattempo, il trattamento cronico con batteri lattici Lactobacillus rhamnosus sui topi ha indotto alterazioni nei recettori GABA nell’ippocampo corticale e nell’amigdala rispetto ai topi nutriti con controllo, riducendo anche i livelli di corticosterone indotti dallo stress e il comportamento correlato all’ansia e alla depressione [111] .

È interessante notare che questi effetti non sono stati trovati nei topi vagotomizzati, identificando il vago come una delle principali vie di comunicazione modulante tra i batteri intestinali e il cervello [111] (Figura 1A).

Nei modelli animali di depressione, sia ambientali [112] che chirurgici [113], gli animali mostrano un comportamento di tipo depressivo e un profilo microbico intestinale alterato. Questi risultati sono stati ora replicati all’interno di una popolazione clinica. In un recente studio su pazienti con depressione maggiore, diversi generi predominanti sono stati trovati a livelli significativamente diversi tra i gruppi depressivi e di controllo, mostrando o una predominanza di alcuni gruppi batterici potenzialmente dannosi o una riduzione dei generi batterici benefici [114].

L’influenza del microbiota intestinale sul comportamento si estende anche alla funzione cognitiva nei modelli preclinici, sebbene tutti i test comportamentali sugli animali abbiano una componente di ansia, questo suggerisce che cognitivo

i deficit non si osservano senza un certo grado di stress. I topi infettati da un patogeno enterico hanno mostrato disfunzione della memoria di lavoro [115] e deterioramento del comportamento socialmente associato [116], ma solo dopo stress idrico acuto. Clinicamente, si discute dell’impegno della flora microbica intestinale nella patogenesi della malattia di Alzheimer, ma in questa fase questo è speculativo [117,118].

Esaurimento del triptofano e asse intestino-cervello

Il controllo centrale del dolore è una componente importante della sindrome dell’intestino irritabile e la serotonina ha dimostrato di svolgere un ruolo. Nelle donne sane, una dolorosa distensione del palloncino al retto ha provocato un aumento dell’attività cerebrale, come dimostrato dalla risonanza magnetica funzionale.

Quando questi stimoli sono stati ripetuti durante l’esaurimento acuto del triptofano, si è verificata una risposta potenziata nell’amigdala, nelle aree di eccitazione emotiva e nelle reti afferenti omeostatiche. C’è stata anche una diminuzione dell’inibizione del feedback negativo dell’amigdala.

Quando questi test sono stati ripetuti in donne con sindrome dell’intestino irritabile con predominanza di costipazione, è stato osservato un modello simile di attività cerebrale. Ciò suggerisce che ci sono cambiamenti migliorati nell’attività cerebrale, vale a dire la rete afferente omeostatica e la rete di eccitazione emotiva, dopo la stimolazione viscerale avversiva [119,120].

Inoltre, le prestazioni cognitive sono alterate nella sindrome dell’intestino irritabile [121]. Le pazienti di sesso femminile con sindrome dell’intestino irritabile e controlli sani sono state sottoposte a una serie di test neuropsicologici dopo un placebo o una deplezione acuta del triptofano. I risultati hanno mostrato che la deplezione acuta del triptofano produce una diminuzione delle prestazioni cognitive mediate dall’ippocampo [67].

Un test simile in pazienti di sesso femminile con sindrome dell’intestino irritabile con diarrea predominante e controlli sani ha mostrato che la deplezione acuta del triptofano era significativamente associata a prestazioni di richiamo immediato e ritardato in un test di memoria affettiva, sebbene non vi fosse alcuna differenza nei punteggi tra i gruppi di pazienti e di controllo [121 ].

Questi pazienti hanno anche mostrato una migliore percezione viscerale a uno stimolo viscerale avversivo durante la deplezione acuta del triptofano simile allo studio di Labus et al [120].

È interessante notare che la deplezione acuta del triptofano non ha dimostrato di avere un effetto sulle concentrazioni mucose della serotonina o del metabolita acido 5-idrossiindolacetico [122]. Tuttavia, studi sulla deplezione acuta del triptofano che studiano gli effetti sulla regolazione della motilità e della sensibilità gastrointestinale hanno mostrato che un abbassamento del triptofano plasmatico diminuisce la sensazione di nausea durante la distensione del palloncino senza influenzare la sensibilità e la compliance gastrica.

La deplezione acuta del triptofano ha anche migliorato l’aumento del volume intragastrico postprandiale, ma ciò non è stato riflesso da un aumento dell’assunzione di nutrienti [123]. Al contrario, la funzione motoria del retto durante la deplezione acuta del triptofano è stata testata in pazienti di sesso femminile con sindrome dell’intestino irritabile con diarrea predominante [124]. Mentre il gruppo di pazienti aveva una funzione motoria rettale significativamente alterata, la deplezione acuta del triptofano non ha alterato questo.


Associazioni significative dei polimorfismi del gene triptofano idrossilasi 1, che possono modificare i livelli di serotonina circolante, sono state osservate con cognizioni correlate alla sindrome dell’intestino irritabile nelle pazienti di sesso femminile. Utilizzando la scala cognitiva per i disturbi intestinali funzionali, i polimorfismi del gene del triptofano idrossilasi 1 sono stati associati a cognizioni negative per quanto riguarda il dolore e l’ansia intorno al movimento intestinale.

Questi polimorfismi sono stati anche associati a riduzioni dei punteggi della qualità della vita, in particolare salute mentale e sottoscale energetiche, suggerendo che sottoinsiemi del gene triptofano idrossilasi 1 possono influire sull’insorgenza e sul decorso della sindrome dell’intestino irritabile, insieme alla gravità dei sintomi e alle conseguenze emotive della convivere con questo disturbo [125].

link di riferimento: https://doi.org/10.3390/nu8010056


Fonte:  Università di Tsukuba

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