Meno un verme della specie Caenorhabditis elegans ( C . elegans ) mangia , più lentamente perde grasso. Ora gli scienziati dello Scripps Research hanno scoperto perché questo accade: una piccola molecola prodotta dall’intestino dei vermi durante il digiuno viaggia fino al cervello e blocca un segnale di combustione dei grassi durante questo periodo. Sebbene l’esatta molecola identificata nei vermi non sia ancora stata studiata negli esseri umani, il nuovo lavoro aiuta gli scienziati a comprendere meglio la complessa interazione tra intestino e cervello. Inoltre, potrebbe far luce sul motivo per cui il digiuno, ovvero l’astensione dal cibo per un certo periodo di tempo, ha benefici indipendenti dalla quantità di calorie assunte da una persona.
Il nuovo studio è stato pubblicato su Nature Communications l’ 11 agosto2024.

I ricercatori guidati da Supriya Srinivasan, Scripps Research Professor of Neuroscience, PhD, autore principale del nuovo studio, hanno scoperto per la prima volta che il digiuno trasmette al cervello informazioni che vanno oltre la semplice privazione di calorie. Questi risultati li portano a chiedersi se esistano molecole prodotte nell’intestino di altri animali, compresi i mammiferi, che spieghino alcuni degli effetti sulla salute associati al digiuno.

La molecola di insulina prodotta dalle cellule intestinali influenza il metabolismo dei grassi attraverso il cervello

I ricercatori sanno da tempo che il cervello controlla la produzione e la scomposizione dei grassi negli esseri umani, in altri mammiferi e in organismi modello come il C. elegans.
Nel 2017, il gruppo di Srinivasan ha identificato FLP-7, un ormone cerebrale che stimola la combustione dei grassi nell’intestino del nematode. Tuttavia, i C. elegans non hanno nervi sensoriali nell’intestino, quindi gli scienziati hanno faticato a decifrare il percorso di comunicazione inverso: come fa l’intestino a segnalare il cervello? Gli esperti sapevano che la modifica del metabolismo nell’intestino può alterare le proprietà dei neuroni nel cervello, ma era molto difficile capire come questo avvenisse. Nel nuovo lavoro, Srinivasan e i suoi colleghi hanno rimosso più di 100 molecole di segnalazione dall’intestino di C. elegans, una per una, e hanno misurato il loro impatto sulla produzione di FLP-7 nel cervello.

Hanno trovato una molecola che aveva un impatto notevole su FLP-7: una forma di insulina conosciuta come INS-7. Negli esseri umani, l’insulina è conosciuta soprattutto come l’ormone prodotto dal pancreas che controlla i livelli di zucchero nel sangue. Tuttavia, questa molecola di insulina era prodotta dalle cellule intestinali e aveva anche un effetto sul metabolismo dei grassi attraverso il cervello. Quando i ricercatori hanno scoperto che si trattava di un’insulina, hanno pensato a un paradosso. L’insulina è molto studiata nei mammiferi e non c’erano precedenti di una molecola di insulina che svolgesse questo ruolo.

Tuttavia, quando il gruppo ha analizzato l’effetto dell’INS-7 sulle cellule cerebrali che producono FLP-7, ha scoperto che non attivava i recettori dell’insulina – come tutte le molecole di insulina scoperte in precedenza – ma bloccava il recettore dell’insulina. Questo blocco, a sua volta, ha messo in moto una cascata di altri eventi molecolari che alla fine hanno fatto sì che le cellule cerebrali smettessero di produrre FLP-7. Secondo Srinivasan, l’INS-7 è fondamentalmente un segnale proveniente dall’intestino che dice al cervello di non bruciare altri depositi di grasso in quel momento perché non viene fornito cibo.

I segnali tra intestino e cervello controllano il metabolismo

Gli studi hanno già dimostrato che i periodi di digiuno possono influenzare l’organismo in vari modi, ma in precedenza i meccanismi di questi cambiamenti non erano chiari. Il nuovo studio indica un modo in cui un intestino vuoto può inviare segnali al cervello, portando potenzialmente a una serie di effetti sulla salute che vanno oltre il grasso. Secondo Srinivasan, i nuovi risultati aiutano a spiegare come il cervello e l’apparato digerente comunichino in entrambe le direzioni per controllare il metabolismo in risposta alla disponibilità di cibo.

Sono necessarie ulteriori ricerche per determinare quali percorsi specifici nei mammiferi sono coinvolti nei nuovi segnali tra l’intestino e il cervello. I composti che imitano gli ormoni intestinali – come la semaglutide, conosciuta con nomi commerciali come Ozempic, Wegovy e Rybelus – si sono recentemente dimostrati popolari nella lotta contro l’obesità e il diabete, quindi i nuovi peptidi intestinali potrebbero integrare questa classe di farmaci. Srinivasan sta inoltre pianificando esperimenti per studiare come le cellule intestinali di C. elegans siano stimolate a produrre INS-7 durante il digiuno e quali tipi di cellule cerebrali siano influenzate dalla molecola.