Restrizione energetica intermittente e masticazione sull'invecchiamento delle cellule staminali neurali e sulla cognizione associata alla neurogenesi dell'ippocampo adulto (ChANgE)

La nutrizione e la salute umana sono strettamente correlate. L'alterazione della sovrabbondanza attraverso il digiuno/diete ipocaloriche ha effetti profondi sull'omeostasi, sulla rigenerazione dei tessuti e sul cancro. Le cellule staminali dei tessuti rispondono ai cambiamenti fisiologici che si verificano durante il digiuno attraverso cambiamenti dinamici nel loro metabolismo. Limitare l'assunzione di energia nei topi o introdurre mutazioni nei percorsi di rilevamento dei nutrienti può prolungare la durata della vita fino al 50%. L'autopsia rivela che i tumori, i problemi cardiaci, la neurodegenerazione e le malattie metaboliche sono generalmente ridotti/ritardati nei topi longevi. Pertanto, l'estensione della durata della vita con la restrizione energetica (ER) sembra anche aumentare la "durata della salute", il tempo vissuto senza condizioni croniche legate all'età. Queste intuizioni non hanno quasi intaccato la medicina umana. Le conoscenze molecolari e cellulari dovrebbero essere stabilite negli esseri umani per convalidare interventi come ER per ritardare l'invecchiamento e le condizioni associate, ad es. declino cognitivo (Murphy et al., 2014).

Anche le cellule staminali del sistema nervoso centrale rispondono a ER. Recentemente, il laboratorio Thuret ha scoperto che ER, in assenza di malnutrizione, promuove la proliferazione e la differenziazione delle cellule staminali dell'ippocampo in neuroni appena nati. Poiché è stato dimostrato che questi nuovi neuroni dell'ippocampo postnatale svolgono un ruolo nella cognizione, ER ha anche promosso una cognizione potenziata nei roditori (Zainuddin et al., 2012; de Lucia et al., 2017; Thuret et al., 2012). Questo fenomeno di neurogenesi, il processo mediante il quale vengono generati nuovi neuroni dalle cellule staminali neurali, si verifica anche negli esseri umani (Spalding et al., 2013). È un processo strettamente regolato che si verifica nell'ippocampo dei mammiferi, una struttura cerebrale sensibile all'ambiente nota per regolare l'apprendimento, la memoria e l'umore. Funzioni proposte della neurogenesi dell'ippocampo adulto (AHN). includono il miglioramento della memoria di riconoscimento, la capacità di riconoscere stimoli incontrati in precedenza e la separazione dei pattern, la capacità di codificare in modo differenziale piccoli cambiamenti in input simili (Clelland et alk., 2009; Sahay et al., 2011). È stato ipotizzato che la restrizione calorica possa aumentare la neurogenesi come "reliquia cellulare" di modelli di alimentazione intermittente durante l'evoluzione come risposta a periodi alternati di carestia e cibo abbondante (Murphy & Thuret, 2015). Gli studi sull'uomo hanno riscontrato miglioramenti significativi nella memoria del riconoscimento verbale dopo una riduzione del 30% dell'apporto calorico (Witte et al., 2009). Inoltre, il digiuno intermittente negli esseri umani è stato associato a significativi aumenti del volume di attivazione cerebrale nelle aree coinvolte nel controllo delle funzioni cerebrali e nella plasticità (Belaïch et al., 2016). Anche la consistenza e la masticazione del cibo sono state implicate nell'AHN e nelle capacità cognitive (Smith et al., 2016). La diminuzione della masticazione dovuta alla rimozione dei molari e all'edentulismo sia nell'uomo che negli animali ha un impatto negativo sull'AHN e sulla cognizione associata. Le popolazioni umane, in particolare, hanno mostrato una stretta associazione tra funzione masticatoria, stato cognitivo e neurodegenerazione senile negli anziani (Miura et al., 2003). L'esatto meccanismo con cui la masticazione influisce sulla cognizione è sconosciuto.

Domanda della ricerca: nei partecipanti più anziani e in sovrappeso, l'IER e/o periodi prolungati di masticazione migliorano le prestazioni nei compiti di memoria dipendenti dall'ippocampo e aumentano il marcatore anti-invecchiamento Klotho?

Obiettivi:

1. Uno studio randomizzato controllato in parallelo determinerà l'impatto di una dieta IER (2 giorni consecutivi di dieta a bassissimo contenuto calorico, 5 giorni di normale alimentazione sana per 3 mesi) e/o periodi prolungati di masticazione (10 minuti 3 volte al giorno per 3 mesi) rispetto a un gruppo di controllo (comportamento alimentare abituale continuato, modelli dietetici) sulle variabili di esito primarie (MST e Klotho) in partecipanti anziani e sani con sovrappeso o obesità di classe I.
2. Valutare l'impatto di una dieta IER e periodi prolungati di masticazione su variabili di esiti secondari tra cui composizione corporea, umore e sonno.
3. Per esplorare se periodi prolungati di masticazione possono essere utilizzati come aiuto per la perdita di peso/digiuno.