Gli amminoacidi non essenziali influenzano il cervello in un modo che freni l’appetito e promuova l’esercizio

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In esperimenti sui topi, i ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno dimostrato che gli aminoacidi non essenziali agiscono come soppressori dell’appetito e promuovono la voglia di muoversi. La loro ricerca è pubblicata su Current Biology e fornisce informazioni sul meccanismo neurale che controlla questo comportamento.

Le proteine ​​possono sopprimere l’appetito, quindi una dieta ricca di proteine ​​può aiutare le persone a perdere peso. Questo è solo uno dei motivi per cui questo tipo di dieta è diventato sempre più popolare negli ultimi anni. Lavorando con i topi, i ricercatori dell’ETH di Zurigo hanno ora dimostrato un nuovo meccanismo mediante il quale gli elementi costitutivi delle proteine, gli amminoacidi, riducono l’appetito. In particolare, coinvolge quelli che sono noti come amminoacidi non essenziali.

Dei 21 aminoacidi di cui il nostro corpo ha bisogno, ce ne sono nove che non sono in grado di produrre da soli. Sono chiamati amminoacidi essenziali. Poiché dobbiamo ottenerli attraverso la nostra dieta, sono stati a lungo al centro della ricerca nutrizionale. Gli altri 12 aminoacidi sono considerati non essenziali. Il corpo può produrli da solo alterando altre molecole.

Indicato nei topi

È noto che gli aminoacidi essenziali e non essenziali possono sopprimere l’appetito. Tuttavia, per gli aminoacidi non essenziali, la modalità d’azione non era stata ancora dimostrata negli organismi viventi. Ora, un gruppo di ricercatori guidato da Denis Burdakov, professore di neuroscienze all’ETH di Zurigo, ha dimostrato per la prima volta in un organismo vivente che gli amminoacidi non essenziali influenzano il cervello in modo da frenare l’appetito e promuovere l’esercizio.

I ricercatori hanno prima somministrato ai topi una miscela di vari aminoacidi non essenziali o una soluzione di zucchero con la stessa quantità di calorie (gruppo di controllo). Entrambi i gruppi di topi sono stati quindi autorizzati a bere un frullato, che normalmente amano. Mentre il gruppo di controllo ne beveva abbondanti quantità, i topi che erano stati nutriti con aminoacidi non essenziali evitavano i loro. Invece, hanno fatto il giro del loro recinto in cerca di sostentamento alternativo.

Radicato nella storia evolutiva

Con ulteriori esperimenti, i ricercatori sono stati in grado di decodificare il meccanismo sottostante, in cui le cellule nervose specializzate nel cervello – i neuroni dell’orexina – svolgono il ruolo principale. Le proteine ​​che i topi assorbono attraverso il cibo vengono scomposte nell’intestino nei loro aminoacidi, che poi entrano nel flusso sanguigno. Da lì, il sangue li trasporta al cervello.

I neuroni dell’orexina nell’ipotalamo hanno recettori che riconoscono specificamente gli amminoacidi non essenziali. In risposta, avviano un circuito neurale che produce i cambiamenti comportamentali descritti.

Questo meccanismo è probabilmente radicato nella storia evolutiva. “Oggi abbiamo accesso sufficiente a tutti i nutrienti e abbiamo tutto il tempo per mangiare. In epoca preistorica, quando questo meccanismo si è sviluppato, probabilmente non era così”, afferma Paulius Viskaitis, un post-dottorato nel gruppo di Burdakov e autore principale dello studio.

“Allora, per le persone era vantaggioso trascorrere solo un breve lasso di tempo in una fonte di cibo che consisteva principalmente di amminoacidi non essenziali”. Se mangiare aminoacidi non essenziali promuove la voglia di muoversi, l’animale andrà alla ricerca di altre fonti di cibo, che potenzialmente contengono più nutrienti essenziali e sono più importanti per l’individuo.

Viskaitis sottolinea che i risultati sono trasferibili all’uomo e ad altri animali, poiché questo meccanismo colpisce una regione del cervello che è molto antica in termini di storia evolutiva e si verifica ugualmente in tutti i mammiferi e in molti altri vertebrati. Tuttavia, per le persone che vogliono perdere peso, una dieta che includa soprattutto molti aminoacidi non essenziali non può essere raccomandata su tutta la linea, afferma Viskaitis. Le raccomandazioni nutrizionali dovrebbero essere formulate su base individuale e dovrebbero anche tenere conto degli aspetti sanitari.


Introduzione: Le proteine ​​come nutriente unico che forniscono aminoacidi essenziali

Gli animali mangiano per procurarsi i nutrienti, con l’esempio tipico della necessità di procurare energia (calorie). La restrizione dell’assunzione di energia induce un bilancio energetico negativo, che innesca una varietà di risposte adattative che mitigano collettivamente gli effetti della continua restrizione energetica e servono a ripristinare rapidamente l’equilibrio energetico quando il cibo diventa disponibile.

Ad esempio, il dispendio energetico viene ridotto per conservare le riserve di energia rimanenti, aumenta la motivazione a trovare e consumare cibo e i segnali di sazietà a breve termine (come la distensione intestinale) hanno un effetto ridotto, risultando in pasti più abbondanti una volta consumato il cibo.

Molte revisioni hanno trattato la regolazione omeostatica del bilancio energetico ed è ben accettato che una varietà di ormoni agiscano come segnali nutrizionali e coinvolgano circuiti neurali che controllano il comportamento alimentare e il dispendio energetico [1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11].

Tuttavia, gli animali si difendono solo dalla restrizione energetica? Ad esempio, è stato ampiamente dimostrato che l’esaurimento del sodio innesca robusti adattamenti fisiologici (aumento della ritenzione di sodio) e comportamentali (aumento del consumo di sodio) che agiscono per ripristinare l’equilibrio del sodio [12,13,14,15].

Tra i tre macronutrienti, la proteina alimentare è unica nella sua capacità di fornire aminoacidi essenziali. Gli aminoacidi essenziali sono necessari per la sopravvivenza ma non possono essere sintetizzati dai mammiferi e quindi sono necessari nella dieta. Mentre carboidrati e lipidi agiscono principalmente come fonti di energia (e acidi grassi essenziali in questo caso di grasso), le proteine ​​possono fornire sia energia (gli aminoacidi possono essere metabolizzati) che aminoacidi essenziali.

È anche improprio pensare alle proteine ​​come a un singolo macronutriente monolitico. Le proteine ​​sono una miscela complessa di aminoacidi e, quindi, le fonti proteiche alimentari possono variare nella loro qualità, con fonti proteiche di alta qualità che forniscono rapporti equilibrati di amminoacidi essenziali e non essenziali che soddisfano le esigenze nutrizionali, mentre fonti proteiche di bassa qualità forniscono rapporti squilibrati spesso con eccesso di amminoacidi non essenziali.

Va notato che l’attenzione di questa recensione sulle proteine ​​si riferisce principalmente agli onnivori, che bilanciano l’assunzione attraverso un’ampia varietà di fonti alimentari. Gli erbivori (come una varietà di specie di ruminanti) oi carnivori obbligati (come i gatti) mostrano distinti adattamenti fisiologici e comportamentali adatti alle loro esigenze nutrizionali uniche [16].

Il ruolo delle proteine ​​come unica fonte di aminoacidi essenziali porta naturalmente alla possibilità che lo stato proteico sia monitorato o difeso, in modo tale che gli animali reagiscano sia fisiologicamente che comportamentalmente alla restrizione dell’assunzione di proteine ​​e al conseguente bilancio proteico negativo [17,18,19, 20,21].

Noi e altri abbiamo scritto ampiamente su questo argomento negli ultimi anni, con il consenso che una varietà di specie “difendono” le proteine ​​in un modo che è vagamente simile alla difesa dell’energia o del sodio [22,23,24,25, 26,27,28,29,30,31]. Ad esempio, le variazioni nell’assunzione di aminoacidi portano a cambiamenti metabolici adattativi nel fegato, che conserva gli aminoacidi durante i periodi di scarsità e metabolizza gli aminoacidi durante i periodi di eccesso [32,33,34,35,36,37,38,39, 40,41,42].

Pertanto, il fegato serve a tamponare i marcati cambiamenti negli amminoacidi circolanti, il che è in qualche modo analogo al suo ruolo nel ridurre al minimo le fluttuazioni del glucosio circolante. Questo importante ruolo del fegato nel mantenimento dell’equilibrio aminoacidico è rilevante se si considera che il fegato è la fonte primaria del fattore di crescita dei fibroblasti circolanti 21 (FGF21; vedi sotto). Allo stesso modo, le variazioni del contenuto proteico nella dieta alterano anche il comportamento alimentare, con diete ad alto contenuto proteico che tendono a sopprimere l’assunzione di cibo e diete a basso contenuto proteico che tendono ad aumentare l’assunzione di cibo [28,29,30,31,43,44].

Diversi laboratori, incluso il nostro, hanno dimostrato che i roditori che seguono una dieta a basso contenuto proteico mostrano cambiamenti spontanei nella “selezione dei macronutrienti”, in modo tale da aumentare selettivamente il consumo di alimenti ad alto contenuto proteico riducendo il consumo di cibo ad alto contenuto di carboidrati o grassi [45, 46,47,48]. Infine, diversi studi sull’uomo hanno anche suggerito che l’accettazione o la preferenza delle proteine ​​aumenta quando l’assunzione totale di proteine ​​è bassa [49,50,51,52,53].

L’osservazione generale che le diete a basso contenuto proteico determinano cambiamenti adattativi nell’assunzione o nelle preferenze alimentari è anche coerente con l’ipotesi della leva proteica, che sostiene che gli animali danno la priorità all’assunzione di proteine ​​e come tali consumeranno eccessivamente energia per soddisfare il fabbisogno proteico quando esposti a diete povere di proteine. 44,54,55]. Le osservazioni in una varietà di specie, compreso l’uomo, sono coerenti con questa osservazione di base [56,57,58], sebbene l’effetto non sia stato osservato universalmente e vari in base alla specie e al contesto fisiologico [44,59,60,61] .

Con questa introduzione di base, il resto di questa recensione si concentrerà sui meccanismi che potrebbero mediare la capacità di spostare in modo adattativo le preferenze alimentari in risposta a un’assunzione insufficiente di proteine. In particolare, questa recensione si concentrerà sul concetto che l’induzione di un appetito specifico per le proteine ​​in risposta a uno stato di bisogno proteico è probabilmente mediata da due meccanismi discreti ma interagenti, il primo legato a segnali a lungo termine del fabbisogno proteico e il secondo legato a segnali acuti legati al pasto che consentono all’organismo di distinguere tra gli alimenti in base al loro contenuto proteico.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8620426/


Ulteriori informazioni:  Paulius Viskaitis et al, Gli aminoacidi non essenziali ingeriti reclutano cellule di orexina cerebrale per sopprimere il mangiare nei topi,  Current Biology  (2022). DOI: 10.1016/j.cub.2022.02.067

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