Effetto metabolico di nuovi alimenti attraverso l'asse intestino-cervello (CHECKMATE)

Il sovrappeso e l'obesità sono problemi di salute della massima importanza per la popolazione mondiale. Il continuo sviluppo e il consumo di alimenti ad alto contenuto energetico a basso costo è correlato a un aumento del rischio di diabete e resistenza all'insulina oltre all'aumento di peso. Per mantenere il peso corporeo è necessario ottenere un equilibrio tra apporto energetico e dispendio energetico. Poiché l'aumento di peso è un risultato comune con una dieta ricca di energia, l'approccio migliore per ridurre l'apporto calorico è attraverso il consumo di frutta e verdura. Tuttavia, questo approccio è generalmente insoddisfacente a lungo termine poiché la perdita di cibi gustosi e la scarsa ricompensa di pasti sani spesso compromettono la dieta nutrizionalmente prudente. Un possibile approccio alternativo è quello di produrre cibi gustosi con bassa densità calorica e composti che inducono sazietà in grado di ridurre l'apporto calorico e aumentare la sensazione di sazietà.

Il corpo umano regola l'assunzione di energia attraverso un sistema biologico complesso e interconnesso che coinvolge l'asse intestino-cervello, il sistema endocannabinoide e l'asse ipotalamo-ipofisi-surrene. I biomarcatori nell'asse ipotalamo-ipofisi-surrene regolano l'assunzione di cibo e la risposta fisiologica allo stress. In assenza di cibo, il cervello percepisce la fame attraverso l'elevazione dell'ormone gastrointestinale grelina. Una volta ingerito il cibo, i livelli di grelina diminuiscono mentre altri biomarcatori nell'asse intestino-cervello vengono rilasciati per aumentare la sensazione di sazietà attraverso il ritardo dello svuotamento gastrico, la diminuzione dell'appetito e la diminuzione dell'assunzione di cibo. Recenti studi sui topi hanno collegato il sistema endocannabinoide con l'asse ipotalamo-ipofisi-surrene attraverso lo stress fisiologico e l'omeostasi energetica. Inoltre, gli endocannabinoidi anandamide e 2-arachidonoilglicerolo sono entrambi elevati durante la fame ma diminuiscono dopo l'alimentazione.

Gli alimenti naturali a bassa densità energetica, come frutta e verdura, di solito contengono un'elevata quantità di fibre alimentari. La fibra alimentare è classificata come fibra solubile (beta-glucani) o fibra insolubile (crusca di frumento), ma sia la fibra solubile che quella insolubile sono state fortemente collegate all'aumento della sensazione di sazietà. La fibra alimentare è importante per il corretto funzionamento del tratto gastrointestinale poiché fornisce una fonte di nutrienti per i batteri nell'intestino crasso. Quando una porzione del 3% di beta-glucani dell'orzo veniva aggiunta a una bevanda alla frutta o al pane e consumata a colazione, si osservava una riduzione dell'apporto energetico del 30% nelle 24 ore insieme a modifiche benefiche degli ormoni gastrointestinali post-prandiali coinvolti nella controllo biologico della fame e della sazietà. L'assunzione di fibre insolubili migliora la sensibilità all'insulina e il pane arricchito con fibre d'orzo o con fibre di frumento ha migliorato la risposta ormonale grelina e peptide YY (PYY) rispetto al pane di controllo. È stato scoperto che una classe di composti alimentari recentemente caratterizzata, le melanoidine, mostra proprietà simili alla fibra alimentare nel tratto gastrointestinale. Le melanoidine sono formate dal processo di reazione di Maillard attraverso la reazione di proteine ​​con carboidrati e zuccheri ridotti durante la cottura di cibi trattati termicamente. Le melanoidine sono grandi complessi insolubili o parzialmente insolubili presenti nel caffè, nel pane, nel cacao e nella birra. Tuttavia, le principali fonti di melanoidine nella dieta provengono da caffè e pane con un apporto di 0,5-2,0 g/die di melanoidine del caffè e 1,8-15 g/die di melanoidine del pane. La ricerca ha dimostrato che le melanoidine del caffè sono fermentate nel tratto gastrointestinale mentre le melanoidine del pane stimolano i bifidobatteri nell'intestino crasso.

Anche i composti amari sono stati recentemente implicati nell'aumento della sazietà e hanno un effetto benefico sugli ormoni del tratto gastrointestinale. Recenti ricerche sugli animali indicano che diversi composti amari possono ridurre il tasso di svuotamento gastrico, indurre la secrezione degli ormoni che inducono sazietà colecistochinina e peptide 1 simile al glucagone (GLP-1) e diminuire l'assunzione di cibo. Tuttavia, gli esperimenti sugli animali richiedevano che i composti amari venissero consegnati direttamente allo stomaco per l'azione. Alcune verdure dal sapore amaro, tra cui broccoli e cicoria, mostrano effetti benefici sulla salute. Alcuni fitochimici naturali sono polifenoli noti per possedere diversi meccanismi biologici e per avere un sapore amaro. La specie vegetale Gentiana lutea L. produce diversi fitochimici amari biologicamente attivi, tra cui l'iridoide (acido loganico) e i secoiridoidi (swertiamarina, gentiopicroside, amarogentina, sweroside). Gentiana lutea L. è utilizzata più spesso per la produzione di tisane e liquori.

In questo studio incrociato randomizzato, verranno misurati i sentimenti di fame e sazietà mentre il sangue verrà raccolto in momenti specifici durante i sette bracci. Poiché questo intervento mira a sviluppare cibi gustosi che aumentino la sazietà e riducano l'apporto energetico a breve termine, anche i composti amari saranno incapsulati in un rivestimento protettivo. L'incapsulamento è comunemente usato per proteggere i prodotti farmaceutici durante il passaggio attraverso la cavità orale o lo stomaco per consentire il corretto assorbimento dei composti attivi nel corpo. Il rivestimento utilizzato in un braccio permetterà all'estratto di Gentiana lutea L. di passare attraverso la cavità orale, permettendo ai volontari di non assaggiare i composti amari, per bersaglio nello stomaco e nel duodeno.

Tutti i volontari parteciperanno ai sette bracci dello studio. Tre diversi pani arricchiti di fibre e un pane di controllo saranno consumati oltre al latte scremato a colazione in quattro interventi. Negli altri tre interventi, i partecipanti consumeranno un budino di controllo, budino di estratto di Gentiana lutea L. e budino di estratto di Gentiana lutea L. incapsulato. Un periodo di washout di una settimana sarà incluso tra due interventi separati. I sentimenti edonistici di sazietà, fame e appetito saranno misurati con un questionario al tempo 0 (basale) e alle ore 0,5, 1, 2 e 3 dopo la colazione. Dopo 3 ore, i volontari consumeranno il pranzo fino a quando non saranno sazi e poi terranno un diario alimentare per registrare la loro assunzione durante il resto della giornata. Inoltre, il sangue verrà raccolto in ogni momento e la quantità di specifici ormoni, neuropeptidi ed endocannabinoidi verrà misurata come parte degli esiti secondari.