Più di un terzo degli adulti americani sono obesi e le statistiche sono simili in tutto il mondo, specialmente quello occidentale, anche se l’India col il suo tasso di diabete sta scalando posizioni in classifica. L’apporto calorico e la composizione dietetica hanno effetti ampi e duraturi sulla cognizione e sulle emozioni, specialmente durante periodi critici dello sviluppo, i meccanismi neurali per questi effetti non sono ben compresi. Una chiara comprensione dei processi cognitivo-emotivi alla base dei desideri di consumare troppo cibo può aiutare una prevenzione e trattamenti più efficaci dell’obesità.

FONTE: https://www.nature.com/articles/s41538

Questa recensione affronta il lavoro recente che collega l’assunzione di grassi nella dieta e lo squilibrio alimentare con acidi grassi polinsaturi omega-3 con l’infiammazione nei cervelli in via di sviluppo, adulti e invecchiati. Pertanto, la dieta precoce e l’esposizione allo stress possono portare a disfunzioni cognitive per tutta la vita e vi è la possibilità di interventi precoci nutrizionali (ad es. con micronutrienti essenziali) per prevenire questi deficit. Allo stesso modo, il consumo acuto di una dieta ricca di grassi innesca l’ippocampo per produrre una risposta neuroinfiammatoria potenziata a una lieve sfida immunitaria, causando deficit di memoria. Un basso apporto dietetico di acidi grassi polinsaturi omega-3 può anche contribuire alla depressione attraverso i suoi effetti sulle vie endocannabinoidi e infiammatorie in specifiche regioni del cervello che portano alla fagocitosi sinaptica da parte della microglia nell’ippocampo, contribuendo alla perdita di memoria. Tuttavia, incoraggiante, il consumo di frutta e verdura ad alto contenuto di polifenoli può prevenire e persino invertire i deficit cognitivi legati all’età abbassando lo stress ossidativo e l’infiammazione.

Le disfunzioni cognitive ed emotive sono in aumento nella nostra società. I fattori esatti e i meccanismi sottostanti che scatenano questi disturbi non sono stati ancora chiariti. Accanto al nostro corredo genetico, l’interazione tra specifiche sfide ambientali che si verificano durante periodi di sviluppo ben definiti sembra giocare un ruolo importante. È interessante notare che tale disfunzione cerebrale si verifica più spesso in concomitanza con disturbi metabolici (ad es. Obesità) e/o cattive abitudini alimentari; l’obesità e una dieta povera (calorie vuote) possono portare a conseguenze negative sulla salute, comprese le disfunzioni cognitive e dell’umore, suggerendo una forte interazione tra questi elementi (Fig.  1 ). L’obesità è un fenomeno globale, con circa il 38% degli adulti e il 18% di bambini e adolescenti in tutto il mondo classificati come sovrappeso o obesi. 1Anche in assenza di obesità, una dieta povera è comune, 2 con, per esempio, molti alimenti che sono altamente trasformati e privi di importanti polifenoli e antiossidanti o che contengono ben al di sotto dei livelli raccomandati di acidi grassi polinsaturi omega-3 (PUFA). In questa recensione, discuteremo l’estensione e i meccanismi per l’influenza della dieta sull’umore e sulla cognizione durante le diverse fasi della vita, con particolare attenzione all’attivazione della microglia, glucocorticoidi e endocannabinoidi (ECB).

L’eccesso di cibo, l’obesità, il consumo elevato di grassi, la dieta precoce o le avversità nelle prime fasi della vita possono produrre una risposta infiammatoria nelle cellule immunitarie periferiche e centralmente e avere un impatto sull’interfaccia sangue-cervello e sui fattori circolanti che regolano la sazietà. Le molecole proinfiammatorie periferiche (citochine, chemochine, segnali di pericolo, acidi grassi) possono segnalare le cellule immunitarie del cervello (più probabilmente microglia) attraverso vie trasmesse dal sangue, umorali e / o linfatiche. Questi segnali possono sensibilizzare o attivare la microglia portando alla produzione de novo di molecole pro-infiammatorie come l’interleuchina-1beta (IL1β), IL-6 e il fattore di necrosi tumorale alfa (TNFa) all’interno delle strutture cerebrali che sono noti per mediare la cognizione (ippocampo ) ed emozione (ipotalamo, amigdala, corteccia prefrontale e altri). L’infiammazione amplificata in queste regioni compromette il corretto funzionamento portando a disturbi della memoria e / o comportamenti depressivi. Acidi grassi polinsaturi (PUFA), polifenoli e un ambiente di vita iniziale positivo (+ ve) (nutrizione appropriata e assenza di stress o avversità significativi) possono prevenire questi esiti negativi regolando l’attività delle cellule immunitarie periferiche e centrali.

DIETA PRENATALE (Gravidanza)

Una dieta povera di sostanze nutrienti in utero e durante la prima vita postnatale può causare cambiamenti duraturi in molti aspetti delle funzioni metaboliche e centrali, compresi i disturbi della cognizione e l’invecchiamento accelerato del cervello3 ma vedi. 4 Il diabete gestazionale materno e persino una dieta a base di cibo spazzatura nei non diabetici può portare a complicanze metaboliche, tra cui diabete e obesità nella prole. 5 , 6 Può anche causare cambiamenti nell’elaborazione della ricompensa nel cervello della prole in modo che crescano a preferire cibi ricchi di grassi e saccarosio. 7 , 8Allo stesso modo, l’introduzione precoce di cibo solido nei bambini e il consumo elevato di cibi grassi e bevande zuccherate possono accelerare l’aumento di peso e portare a complicazioni metaboliche a lungo termine che possono essere associate a una cattiva funzione esecutiva. 9 D’altra parte, alcuni integratori alimentari possono influenzare positivamente la cognizione, come si vede con la supplementazione di formula di bambino con la catena lunga omega-3 PUFA migliorare la cognizione nei neonati. 10 In questi studi randomizzati di controllo (RCT), una formula arricchita di PUFA omega-3 che inizia poco dopo la nascita, o l’allattamento al seno di 6 settimane, ha migliorato significativamente le prestazioni dei bambini di 9 mesi in un compito di risoluzione dei problemi (un compito in due fasi per recuperare un sonaglio, noto per correlare con le prestazioni nei compiti di IQ).

Dai modelli animali, è chiaro che gli effetti della dieta nella prima infanzia sono di vasta portata. Anche l’obesità nei padri di topo (che non giocano alcun ruolo nell’allevamento della prole) porta alla disfunzione delle cellule beta del pancreas nella prole femminile, che può essere trasmessa alla generazione successiva. 11 L’obesità e l’alimentazione ad alta percentuale di grassi nelle diete dei topi e durante la gravidanza e l’allattamento portano a compromissioni in diversi test dell’umore, compresi quelli che modellano i comportamenti depressivi e ansiosi, oltre a influire negativamente sulla cognizione. 12 Dieta nel periodo post-partum al periodo di svezzamento può influenzare comportamenti simili. 13

Oltre all’impatto di una dieta prenatale, il sovra-consumo del latte materno durante le prime 3 settimane di vita di un topo porta a un’obesità duratura in maschi e femmine. 14 Questa sovralimentazione neonatale distrugge anche la funzione cognitiva. Per esempio, i ratti sovralimentati neonatamente si comportano male nel romanzo test di riconoscimento degli oggetti e nel labirinto radiale braccio ritardato spaziale ritardato, come adulti, rispetto ai ratti di controllo. 15 Questi risultati sono interessanti da confrontare con gli effetti di una dieta povera negli adulti in cui una dieta ricca di grassi a più lungo termine (circa 20 settimane nel ratto) 16 , 17 , 18 e / o dieta ricca di grassi in concomitanza con un fenotipo diabetico 19è necessario per indurre disfunzione cognitiva. Sebbene non vi siano differenze nella sinaptogenesi post-apprendimento (sinaptofisina) o nell’apoptosi (caspasi-3) per spiegare gli effetti osservati nel sovra-alimentazione neonatale, questi ratti hanno una risposta microgliale compromessa al compito di apprendimento. 15

STRESS PRECOCE 

Lo stress Precoce altera la struttura e la funzione del cervello per tutta la vita, portando ad una maggiore vulnerabilità a sviluppare disturbi emotivi e cognitivi, come è evidente da diversi studi preclinici e clinici. 23 , 24 , 25 I meccanismi di base esatti per tale programmazione rimangono elusivi. Vi è un ampio lavoro che indica un ruolo chiave per gli stimoli sensoriali dai fattori madre e neuroendocrini (ad esempio, gli ormoni dello stress) in questa programmazione, 26 , 27 ma è stato recentemente suggerito che questi fattori potrebbero agire in modo sinergico con elementi metabolici e nutrizionali. 28In effetti, l’ES è associata ad una maggiore vulnerabilità a sviluppare disordini metabolici come l’obesità, che per lo più co-si verificano con deficit cognitivi, 29 , 30 e sia ES che un ambiente nutrizionale precoce sfavorevole portano a deterioramenti cognitivi sorprendentemente simili più avanti nella vita, 28 , 31 suggerendo che i fattori metabolici e gli elementi nutrizionali potrebbero mediare alcuni degli effetti ES sulla struttura e sulla funzione del cervello.

Il cervello ha una forte domanda di nutrienti in questo primo periodo e gli squilibri nutrizionali influenzano il normale sviluppo neurologico causando deficit cognitivi duraturi. 32


DIETA HIGH CARB HIGH FAT

Gli adulti nei paesi sviluppati consumano diete più elevate di grassi saturi e / o zuccheri raffinati che mai. Infatti, rapporti recenti mostrano che circa il 12% del fabbisogno giornaliero di energia degli adulti americani proviene da grassi saturi e il 13% da zuccheri aggiunti, 41significativamente più di quanto raccomandato (5-10%) dal Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti e dal Dipartimento di Salute e servizi umani. Non sorprendentemente, queste abitudini alimentari hanno contribuito alla crescente prevalenza dell’obesità tra gli adulti, che attualmente è di circa il 37% negli Stati Uniti, un forte aumento rispetto al tasso di prevalenza del 13% del 1960. 42

Queste statistiche sono allarmanti perché oltre alla sua ben nota provocazione di malattie cardiovascolari, sindrome metabolica e diabete di tipo 2, l’obesità è stata anche associata a lievi deficit cognitivi e demenza. Vi è una crescente evidenza che la neuroinfiammazione può essere alla base dei deficit cognitivi indotti dall’obesità. 9 Recentemente, studi hanno dimostrato che il consumo a breve termine (1-7 giorni) di una dieta non salutare (ad es. Alto contenuto di grassi saturi e / o zuccheri) innesca processi neuroinfiammatori, suggerendo che l’obesità di per sé potrebbe non essere necessaria per causare disturbi cognitivi . 43 , 44

Negli ultimi 10-15 anni, l’ipotalamo ha ricevuto la stragrande maggioranza dell’attenzione per quanto riguarda le risposte neuroinfiammatorie indotte dall’obesità e il declino funzionale,45 forse a causa della sua stretta vicinanza al terzo ventricolo, agli organi circumventricolari e all’eminenza mediobasale, dove i segnali infiammatori dalla periferia hanno un più facile ingresso nel cervello. Infatti, è stato dimostrato che gli acidi grassi saturi a catena lunga passano direttamente nell’ipotalamo producendo una risposta infiammatoria attraverso l’attivazione della segnalazione del recettore 4 del pedaggio. 46 , 47 Questo passaggio attivo di acidi grassi saturi, tuttavia, non è stato osservato nell’ippocampo, una regione chiave del cervello che media l’apprendimento e la memoria. 46Tuttavia, è stato dimostrato che il consumo di grassi ad alto contenuto di grassi compromette la funzione di memoria dipendente dall’ippocampo nell’uomo e nei roditori. Ad esempio, rispetto ai roditori che hanno consumato una dieta controllata, quelli che hanno consumato una dieta ricca di grassi e / o zuccheri ad alto contenuto di grassi mostravano alterazioni robuste in vari tipi di memoria (ad esempio, spaziale, contestuale), come indicato dalle performance più deboli nella Y – labirinto, 48 labirinti a braccio radiale, 15 nuovi compiti di riconoscimento di oggetti, 15 nuovi compiti di riconoscimento di luoghi, 44 , 49 labirinti di acqua Morris, 50 e condizionamento della paura contestuale. 18 , 51Inoltre, gli esseri umani adulti che hanno assunto una dieta ricca di grassi per 5 giorni hanno mostrato un’attenzione focalizzata significativamente ridotta e una ridotta velocità di recupero delle informazioni dal lavoro e dalla memoria episodica, rispetto a coloro che consumavano una dieta standard52 

OMEGA 3 FUNZIONI CELEBRALI

Dalla loro scoperta nei primi anni del 20 ° secolo, è stata prestata particolare attenzione ai ruoli del PUFA nelle funzioni cerebrali. Omega-3 e omega-6 PUFA sono acidi grassi essenziali, il che significa che devono essere forniti dalla dieta. La dieta occidentale contiene quantità eccessive di PUFA omega-6 rispetto all’omega-3 che porta a un rapporto sbilanciato tra questi due acidi grassi con conseguenze cardiovascolari e sulla salute del cervello. Gli acidi grassi essenziali omega-3 e omega-6 si trovano nelle verdure verdi, nei semi e nelle nocciole anche se provenienti da fonti diverse con acido linolenico (LA, 18: 2 omega-6) presenti nella maggior parte delle piante, cocco e palma e acido α-linolenico (ALA, 18: 3 omega-3) in verdure a foglia verde, lino e noci. Una volta consumato, LA e ALA vengono metabolizzati in acido arachidonico (AA, 20: 4 omega-6) e acido docosaesaenoico (DHA, 22: 6 omega-3), rispettivamente.

AA e DHA sono i principali PUFA a catena lunga omega-6 e omega-3 presenti nel cervello. Entrambi i PUFA a catena lunga hanno ruoli cardine nella fisiologia cerebrale in quanto regolano i processi neurobiologici fondamentali, in particolare quelli coinvolti nella cognizione e nell’umore. 58 , 59 AA e DHA sono esterificati al fosfolipide delle membrane delle cellule gliali e neuronali con una percentuale totale di fosfolipidi cerebrali di circa il 10% per AA e del 20% per DHA. A causa della limitata capacità del cervello di sintetizzare PUFA a catena lunga, il DHA preformato può essere fornito da una dieta di pesci grassi. Quindi, l’aumento del consumo di prodotti ricchi di DHA si traduce in una parziale sostituzione di AA con DHA nelle membrane delle cellule cerebrali. 60Viceversa, un’assunzione di PUFA omega-3 più bassa porta a livelli più bassi di DHA nel cervello con aumentati livelli di AA. AA e DHA più elevati sono riportati nelle donne rispetto agli uomini, suggerendo una differenza di genere nei livelli di PUFA. 61 Queste differenze possono essere collegati agli ormoni sessuali come influenzano differenzialmente metabolismo PUFA con estrogeni stimolante, testosterone e inibizione, la conversione di entrambi omega-3 e omega-6 precursori nei loro rispettivi metaboliti catena lunga. Tuttavia, se queste differenze in PUFA hanno un ruolo in specifiche malattie del cervello con una componente di genere è stata messa in discussione male e richiede ulteriori indagini.

L’ALTRA  FACCIA DELLA MEDAGLIA: DIETA RICCA DI POLIFENOLI FRUTTA (SOPRATTUTTO QUELLI DI BOSCO) E VERDURA POTREBBE INVERTIRE QUESTA TENDENZA

Si stima che circa il 20% della popolazione totale degli Stati Uniti sarà più vecchio di 65 entro l’anno 2050, che è quasi il doppio di quello che è oggi. 85Inoltre, gli Stati Uniti si trovano di fronte a una popolazione sempre più sovrappeso / obesa che è a rischio accresciuto di disordini metabolici, con conseguente diabete e malattie cardiovascolari e compromissione comportamentale concomitante. L’invecchiamento e la disregolazione metabolica sono entrambi associati a numerosi deficit cognitivi e motori su compiti che richiedono un controllo motorio preciso, equilibrio, memoria a breve e lungo termine o funzione esecutiva. Studi condotti su uomini e modelli animali hanno dimostrato che lo stress ossidativo e l’infiammazione, oltre alla ridotta insulino-resistenza, sono caratteristiche comuni nelle malattie cardio-metaboliche e vascolari, nell’obesità e nella diminuzione correlata all’età nella funzione cognitiva e motoria. 86Neuroinfiammazione si verifica localmente nel cervello; tuttavia, le cellule infiammatorie periferiche e i mediatori infiammatori circolanti (ad esempio le citochine) possono anche infiltrarsi nel cervello, e questo si verifica più facilmente con l’età. 87 Pertanto, le strategie devono essere trovati per ridurre ossidativo e la vulnerabilità infiammatoria a cambiamenti legati all’età e deficit a motore e la funzione cognitiva retromarcia.

Targeting dell’infiammazione periferica e della segnalazione di insulina potrebbe ridurre la resistenza all’insulina e l’infiltrazione di mediatori dell’infiammazione nel cervello e, di conseguenza, ridurre l’incidenza di una varietà di deficit legati all’età. Gli studi hanno dimostrato che le piante, in particolare i frutti colorati o le piante che portano verdure, contengono composti polifenolici che hanno potenti attività antiossidanti e antinfiammatorie, 88 e l’assunzione di frutta e verdura è stata associata a livelli ridotti di insulina a digiuno. 89 si stanno accumulando prove che il consumo di questi alimenti ricchi di polifenoli, in particolare frutti di bosco, può essere una strategia per prevenire o addirittura invertire deficit neuronali legati all’età derivanti da neuroinflammation. 90Recentemente questa evidenza è stata estesa a studi di intervento umano randomizzati, in doppio cieco, controllati con placebo, che hanno dimostrato che il consumo di flavonoidi / polifenoli è associato a benefici per la funzione cognitiva91

Gli studi preclinici hanno portato all’ipotesi che la chiave per ridurre l’incidenza dei deficit legati all’età nel comportamento è quella di alterare l’ambiente neuronale con alimenti ricchi di polifenoli come frutti di bosco, in modo tale che la neuroinfiammazione e lo stress ossidativo e la vulnerabilità a essi essere ridotto Nei primi studi con modelli animali, il mirtillo grezzo (BB) o gli estratti di fragola attenuavano significativamente 92 e invertivano 93 deficit motori e cognitivi legati all’età in roditori senescenti. La supplementazione di BB ha anche protetto i topi C57Bl / 6 di 9 mesi contro gli effetti dannosi del consumo di una dieta ricca di grassi. 94La nuova memoria di riconoscimento degli oggetti è stata compromessa dalla dieta ricca di grassi, ma l’integrazione di mirtilli ha impedito il riconoscimento dei deficit della memoria in un modo dipendente dal tempo. Anche la memoria spaziale, misurata dal labirinto dell’acqua di Morris, è stata migliorata dopo 5 mesi sulle diete. 94 Ricerche successive hanno suggerito che i polifenoli di frutti di bosco possono possedere una molteplicità di azioni oltre alle loro attività anti-infiammatorie e antiossidanti. 90 Inoltre, gli antociani contenuti nei mirtilli hanno dimostrato di entrare nel cervello, e le loro concentrazioni sono stati correlati con le prestazioni cognitive. 95

CONCLUSIONI

Questa recensione ha messo in luce gli ultimi progressi nel modo in cui gli alimenti e i modelli di consumo in diversi momenti di sviluppo influenzano il cervello e le manifestazioni comportamentali che possono derivare da questi effetti. Ad esempio, la sovralimentazione precoce della vita può sensibilizzare permanentemente la risposta neuroinfiammatoria del cervello a stimoli stimolanti che causano disfunzioni cognitive e immunitarie durante tutta la vita. L’ES altera la funzione cerebrale, attraverso fattori metabolici e nutrizionali, per aumentare la vulnerabilità a sviluppare disturbi emotivi e cognitivi. Il consumo a lungo termine ea breve termine di cibi grassi saturi alti durante l’età adulta produce un fenotipo infiammatorio sensibilizzato, attraverso un aumento di glucocorticoidi, nell’ippocampo, che porta a difficoltà di apprendimento e di memoria. Lo squilibrio di PUFA omega-3 e omega-6 contribuisce ai disturbi dello sviluppo neurologico alterando l’attivazione microgliale con conseguente formazione anormale di reti e attività neuronali. Infine, il consumo di frutta e verdura ad alto contenuto di polifenoli può prevenire e invertire i deficit cognitivi legati all’età abbassando lo stress ossidativo e l’infiammazione. Collettivamente questi dati mostrano che l’attenzione alla composizione della dieta è importante per un impatto duraturo al di là del metabolismo ed evidenziano la promettente probabilità che possiamo migliorare la nostra cognizione per tutta la vita e nel periodo di invecchiamento con semplici interventi dietetici. Questi dati evidenziano la necessità per le industrie alimentari e la scienza, allo stesso modo, di concentrarsi sulla ricerca e lo sviluppo di strategie nutrizionali che sono più appropriate per sostenere la nostra salute cognitiva ed emotiva.