Uno studio condotto presso l’Istituto Buck offre per la prima volta, una spiegazione dei benefici del digiuno a livello neuronale, fornendo un possibile meccanismo di come il digiuno offre benefici alla salute.
Pubblicato il 1 dicembre in Neuron, la ricerca ha utilizzato i moscerini della frutta per scoprire la presenza di un percorso molecolare che risponde al digiuno e riduce l’attività sinaptica nelle giunzioni tra neuroni e le cellule muscolari. Effetti specifici in risposta ai cambiamenti di disponibilità dei nutrienti a livello delle sinapsi non erano stati mai segnalati prima.
“Da un lato, i nostri risultati potrebbero sembrare contro-intuitivi perché pensiamo sempre al digiuno come benefico ancher se nel nostro studio abbiamo scoperto che esso causa un blocco dell’ attività neuronale naturale”, ha detto l’autore senior, Pejmun Haghighi, dell’Istituto Buck. “D’altra parte, pensiamo di aver trovato la risposta al perchè il digiuno è benefico. Forse è una buona cosa che quando i nutrienti non sono disponibili, un organismo riduce il rilascio di neurotrasmettitori e salva una buona parte della sua spesa complessiva di energia”.
Inoltre, Haghighi ha aggiunto che la neurotrasmissione richiede l’orchestrazione continua di passaggi di trasmissione del segnale e questo stress può provocare danni accumulati nei neuroni. “I nostri risultati suggeriscono che uno dei motivi per che il digiuno è benefico è che dà al sistema nervoso una pausa e calma le cose”, ha detto il ricercatore.
La riduzione dell’ attività sinaptica si è verificata entro tre ore dalla rimozione dei nutrienti dal cibo dei moscerini della frutta. L’inibizione è stata pronunciata e ha ridotto l’attività sinaptica della metà. “E ‘davvero incredibile che un cambiamento di assunzione di nutrienti può avere tali influenze drastiche sull’ attività dei neuroni e di tale portata in breve tempo”, ha aggiunto il co-autore Grant Kauwe, ricercatore post-dottorato nel laboratorio Haghighi. ” Abbiamo dimostrato quanto velocemente possono verificarsi i cambiamenti causati dal digiuno”.
I ricercatori si chiedono da tempo come esattamente la restrizione calorica estende la durata della vita e rallenta le malattie età-correlate in una serie di specie, ma l’impulso per lo studio in realtà derivava da un interesse pluridecennale di Haghighi per la comprensione dei meccanismi molecolari che regolano il rilascio dei neurotrasmettitori a livello delle sinapsi. In particolare, egli si è concentrato su un fenomeno chiamato omeostasi sinaptica, che i circuiti neuronali utilizzano per mantenere l’attività all’interno di un intervallo impostato e garantire una comunicazione stabile e affidabile.
Nel 2012, la squadra di Haghighi ha pubblicato un documento che dimostra che l’omeostasi sinaptica è controllata da un enzima, il bersaglio della Rapamicina chiamatoTOR, che svolge un ruolo fondamentale nella regolazione della durata della vita in una vasta gamma di organismi dai lieviti ai topi. Questo risultato ha collegato a livello molecolare, la funzione del sistema nervoso e la regolazione della durata della vita.
TOR gioca molti ruoli, ma uno dei suoi compiti principali è quello di funzionare come una chiave di controllo della sintesi proteica in risposta ai nutrienti, in particolare amminoacidi. Mentre la prova precedente aveva suggerito che il digiuno influenza l’attività neuronale e il rilascio dei neurotrasmettitori, Haghighi si è reso conto che nessuna ricerca aveva collegato la nota capacità di Tor di regolare le sostanze nutritive e la durata della vita, controllando l’omeostasi sinaptica.
Per determinare i dettagli molecolari di come la riduzione dei nutriente interessa la funzione delle sinapsi, la squadra di Haghighi ha unito strumenti genetici e molecolari con tecniche di imaging ed elettrofisiologiche per vedere cosa succede in seguito al cambiamento della composizione degli alimenti, nelle larve di Drosophila. “A livello di base, i nostri esperimenti hanno registrato l’attività dei neuroni nel muscolo”, ha spiegato Kauwe. La sinapsi tra un neurone e un muscolo – giunzione neuromuscolare – di un moscerino della frutta risulta essere un buon modello per studiare come il sistema nervoso funziona in generale e può essere applicato ad altri organismi, compresi gli esseri umani.
La squadra ha iniziato limitando le proteine nella dieta delle larve, in quanto la restrizione proteica era già nota per ridurre l’attività di TOR. Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che l’omeostasi sinaptica è stata influenzata dalla restrizione dietetica, nonostante l’attività di TOR fosse inferiore. Tuttavia, la riduzione transitoria di cibo, indicata come digiuno acuto, ha completamente soppresso l’ omeostasi sinaptica entro poche ore.
La stabilità è un marchio di garanzia dei circuiti neuronali sani e la rottura di questa stabilità, sotto forma di aumento di attività presso le sinapsi può portare a malattie neurodegenerative, come il morbo di Parkinson, malattia di Alzheimer, la schizofrenia o l’epilessia.
“Potremmo avere qualche reale comprensione dei vantaggi della riduzione dell’attività sinaptica causata dal digiuno”, ha detto Haghighi. ” Ad esempio, il digiuno può essere utile ai pazienti epilettici, che possono sperimentare convulsioni ridotte, limitando le calorie assunte”.
Kauwe e altri ricercatori del laboratorio di Haghighi stanno esplorando il motivo per cui un tale cambiamento nel set point della trasmissione sinaptica avviene così rapidamente e come la riduzione dell’ attività dei neuroni potrebbe essere utile nel trattamento, o addirittura nella prevenzione, delle malattie neurodegenerative.
Fonte: Medicalxpress
