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Studio chiarisce come i microbi possono esacerbare il declino cognitivo
Ricerche recenti hanno scoperto che i cambiamenti nel microbiota intestinale (i trilioni di batteri e altri microbi che vivono nell'intestino) possono alterare il cervello e il comportamento. Ora, uno studio guidato da scienziati dell'UCLA potrebbe chiarire come e perché il fenomeno si verifica.
Nell'esperimento, che è stato condotto sui topi, i ricercatori hanno scoperto che i microbi intestinali possono esacerbare gli effetti del deterioramento cognitivo per il modo in cui influenzano l'ippocampo, la regione del cervello che è fondamentale per la memoria e l'apprendimento.
Hanno scoperto che la concentrazione di un gruppo di batteri chiamati bilofila aumenta drasticamente nel microbiota dei topi alimentati con una dieta chetogenica (contenuto alto di grassi, e basso di carboidrati) e privati in modo intermittente dell'ossigeno, creando una condizione chiamata ipossia.
Gli scienziati, nella ricerca è pubblicata nella rivista Cell Host & Microbe, hanno anche scoperto che la dieta chetogenica, l'ipossia e un trattamento con una specie di bilofila chiamato bilofila wadsworthia ha compromesso l'ippocampo, determinando una ridotta capacità cognitiva nei topi.
I ricercatori hanno alimentato diversi topi con una dieta chetogenica e altri con una dieta standard. Quindi, tutti i topi hanno ricevuto livelli ridotti di ossigeno per 5 giorni consecutivi e poi hanno avuto 4 giorni per recuperare. Privare gli animali di una parte di ossigeno è stato un modo per gli scienziati per causare danni cognitivi, e imitare il deterioramento cognitivo degli esseri umani che può essere causato dalle malattie neurologiche o dall'invecchiamento.
Successivamente, gli scienziati hanno osservato la loro capacità di navigare in un labirinto. Quando hanno cercato di trovare la strada fuori dal labirinto, i topi della dieta chetogenica hanno fatto in media il 30% di errori in più dei topi con la dieta standard. (La gamma di differenza tra i due gruppi è stata dal 25% al 75%).
I ricercatori hanno anche valutato se diverse diete da sole potrebbero causare un qualsiasi cambiamento nel comportamento cognitivo nei topi che non erano stati privati dell'ossigeno. In quell'esperimento, non c'è stata alcuna differenza apprezzabile nella capacità dei topi di trovare la via d'uscita dal labirinto solo in base alla dieta ricevuta (chetogenica o standard), indicando che l'impatto negativo sulla capacità cognitiva è dato solo dalla combinazione con la privazione dell'ossigeno.
"Questi risultati evidenziano la capacità dei diversi fattori ambientali di interagire insieme per avere un impatto sul comportamento cognitivo nei topi", ha detto la prima autrice Christine Olson, laureanda dell'UCLA.
In seguito, i ricercatori hanno esaminato cosa succede esaurendo il microbiota dei topi prima di dare la dieta chetogenica ed esporli all'ipossia. È interessante notare che i topi con microbiota prima impoverito hanno fatto un numero minore di errori nel labirinto dei topi che sono stati esposti all'ipossia e con dieta chetogenica, ma non avevano avuto cambiamenti al microbiota.
"Ciò suggerisce che i microbi associati alla dieta chetogenica e all'ipossia potrebbero contribuire agli effetti dannosi sul deterioramento cognitivo", ha detto Olson.
Gli autori hanno determinato che il bilofila wadsworthia cambia quale geni sono accesi o spenti nell'ippocampo, e che il batterio riduce la normale segnalazione cellulare nell'ippocampo.
"Il bilofila wadsworthia ha interrotto l'attività dell'ippocampo e il comportamento cognitivo in modi simili all'ipossia e alla dieta chetogenica insieme", ha detto Olson. "Dato il ruolo importante dell'ippocampo nell'apprendimento e nella memoria, i cambiamenti offrono indizi sul modo in cui il bilofila influenza il comportamento cognitivo".
"Gli scienziati stanno scoprendo solo ora le specie microbiche che possono influenzare i cambiamenti comportamentali nei topi e in altri animali", ha detto l'autrice senior Elaine Hsiao, professoressa di scienze biologiche e di malattie digestive dell'UCLA, aggiungendo che "sarà importante studiare più specificamente come le specie microbiche possono influire sul cervello, ad esempio attraverso i cambiamenti cellulari che si verificano in risposta ai microbi".
Il deterioramento cognitivo affligge milioni di persone over-65 ed è associato a un'ampia varietà di disturbi cronici metabolici, immunologici e neurodegenerativi, come l'Alzheimer. Secondo la Hsiao, il nuovo studio potrebbe essere un passo importante per capire quali microbi influenzano o compromettono l'abilità cognitiva.
Fonte: Stuart Wolpert in University of California - Los Angeles (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Christine Olson, Alonso Iñiguez, Grace Yang, Ping Fang, Geoffrey Pronovost, Kelly Jameson, Tomiko Rendon, Jorge Paramo, Jacob Barlow, Rustem Ismagilov, Elaine Hsiao. Alterations in the gut microbiota contribute to cognitive impairment induced by the ketogenic diet and hypoxia. Cell Host & Microbe, 2021, DOI
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