Interruttore genetico attivato dal digiuno riduce l’infiammazione

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Immagine: i ricercatori del Salk hanno scoperto una molecola chiamata CRTC, che si attiva durante il digiuno e rafforza il sistema immunitario. Il tratto gastrointestinale di mosche prive di  CRTC, che viene attivata dal digiuno (pannello di destra), esprimono molecole più immuno-correlate rispetto a quello delle mosche normali (pannello di sinistra). Questi segni di infiammazione indicano che la barriera intestinale è compromessa ed è più permeabile ai batteri. Credit: Salk Institute

Un pathway molecolare che si attiva nel cervello durante il digiuno aiuta a fermare la diffusione di batteri intestinali nel flusso sanguigno, secondo un nuovo studio condotto da un team di ricercatori del Salk Institute.

Lo studio, pubblicato il 16 maggio 2016 nei Proceedings of the National Academy of Sciences, mostra una via con cui il cervello comunica con il tratto gastrointestinale (GI) per impedire l’attivazione non necessaria del sistema immunitario durante il digiuno, rafforzando la barriera contro i microbi intestinali. La scoperta di questo segnale cervello-intestino è stata realizzata nei nei moscerini della frutta, ed e è analogo a quello degli esseri umani.

Oltre al suo ruolo nel promuovere l’assorbimento dei nutrienti dal cibo, il tratto gastrointestinale ospita una “panoplia” di batteri. Questi microbi effettivamente aiutano nel processo digestivo con la produzione di sostanze chimiche che abbattono i grassi complessi e carboidrati.

“Il digiuno ha un valore positivo che investe non solo il sistema metabolico, ma anche l’infiammazione e la funzione del cervello”, spiega l’autore principale dello studio Marc Montminy, docente nei Clayton Foundation Laboratories for Peptide Biology e Presidente della J.W. Kieckhefer Foundation Chair. ” Capire come l’intestino mantiene integra questa barriera e la creazione di farmaci per migliorarla, può offrire importanti benefici alle persone con malattia infiammatoria intestinale”, ha aggiunto il ricercatore.

Il nuovo studio è parte di uno sforzo di collaborazione in corso tra il laboratorio Montminy e il laboratorio Salk. Il Professor John Thomas ha cercato di definire i meccanismi che un interruttore genetico nel cervello, chiamato CRTC1, utilizza per controllare l’equilibrio energetico. Una rete costante di comunicazione – tra il nostro cervello e il tratto gastrointestinale, così come per altri tessuti – aiuta i nostri corpi a tenere d’occhio il nostro dispendio energetico. CRTC interagisce con un’altra molecola chiamata CREB e il digiuno attiva entrambe le proteine e aumenta la formazione di ricordi a lungo termine.

Il team di ricerca ha utilizzato il moscerino della frutta per studiare l’interruttore CRTC, in parte perché le mosche esprimono molti geni legati al metabolismo simili a quelli degli esseri umani. Precedenti esperimenti da parte dei due laboratori hanno dimostrato che il moscerino in cui gene CRTC viene eliminato, diventa più sensibile alla fame. Questi moscerini sopravvivono solo circa la metà del tempo senza cibo, rispetto alle mosche con il gene CRTC. I ricercatori, che miravano a comprendere il motivo per cui l’eliminazione di CRTC ha causato la morte precoce delle mosche, hanno ipotizzato che la causa era determinata dal fatto che questi moscerini mutanti avevano un minor numero di depositi di grasso e zucchero.

Quello che il team – insieme con il Professor Janelle Ayres del gruppo Salk ha trovato nel nuovo studio, tuttavia, è stato sorprendente e più complicato.Le mosche senza CRTC esprimono diverse molecole che indicano che il loro sistema immunitario è stato iperattivato.

I nuovi risultati suggeriscono che le mosche sono più sensibili alla fame proprio perché il sistema immunitario viene iperattivato. Questa risposta immunitaria amplificata suggerisce che senza CRTC, i batteri dall’intestino vanno in circolazione. I ricercatori hanno scoperto che il ruolo normale di CRTC è di fortificare le barriere dell’intestino per impedire ai batteri di entrare nel flusso sanguigno e risvegliare il sistema immunitario. Senza CRTC, le connessioni tra le cellule che rivestono l’intestino vengono perturbate ed i batteri intestinali vanno nel circolo sanguigno e attivano la risposta immunitaria che esaurisce le riserve di energia.

Mentre erano alla ricerca di altri partner molecolari di CRTC nei moscerini, i ricercatori hanno scoperto una proteina chiamata breve neuropeptide F (SNPF) che si ritrova anche nel cervello e ha un equivalente negli esseri umani chiamato neuropeptide Y. Questo peptide è noto per provocare nelle mosche e mammiferi la ricerca di cibo in risposta ai segnali di fame. Senza SNPF nel cervello, le mosche hanno mostrato segni di infiammazione intestinale simili a quelli delle mosche mancanti di CRTC. Ma c’è di più: nelle mosche private di SNPF i batteri intestinali sono fuoriusciti dal tratto gatrointestinale.

Al contrario, le mosche che esprimono più alti livelli di CRTC o SNPF nei loro neuroni, sono stati in grado di sopravvivere più a lungo senza cibo e mostravano meno disagi causati  dall’indebolimento delle loro barriere gastrointestinali.

I ricercatori stanno conducendo ulteriori esperimenti per comprendere come i neuropeptidi attivano i recettori intestinali che aiutano a proteggere da invasioni batteriche.

Fonte: Salk.edu

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