Diete ipocaloriche: una review analizza gli effetti sul microbioma intestinale

Sebbene la restrizione calorica risulti utile nella prevenzione delle malattie metaboliche e nell’aumentare la longevità, non è ancora chiaro quale approccio sia il più indicato per avere un risultato ottimale.
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Diete ipocaloriche: una review analizza gli effetti sul microbioma intestinale

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Stato dell’arte
È noto che la restrizione calorica presenta un impatto favorevole su tutte le patologie ad origine metabolica e correlate all’obesità come ipertensione e diabete di tipo II. Attualmente esistono diversi modelli di restrizione calorica, periodica o continua, e ognuno di essi ha un diverso impatto sul microbiota intestinale in termini di diversità microbica e abbondanza o riduzione di specie.

Cosa aggiunge questa ricerca
La presente review pone l’accento sulle diverse modifiche del microbiota intestinale in risposta a una restrizione calorica, continua o periodica, sia nei modelli animali di roditori, sia nell’essere umano, offrendo così una panoramica sulle differenze dei vari ceppi batterici in relazione alle diverse tipologie di dieta.

Conclusioni
Sebbene la restrizione calorica risulti utile nella prevenzione delle malattie metaboliche e nell’aumentare la longevità, non è ancora chiaro quale approccio sia il più indicato per avere un risultato ottimale. Restano anche da dimostrare le correlazioni tra le varie tipologie di restrizione calorica e l’impatto sul microbiota intestinale, a causa dell’elevata variabilità individuale dello stesso. Sono quindi necessari in futuro ulteriori studi randomizzati.

La restrizione calorica può avere un impatto favorevole sulla longevità, contrastando le malattie legate all’invecchiamento, tra cui diabete, malattie cardiovascolari e cancro, e costituendo un intervento economico ed efficiente per il trattamento dell’obesità. 

La composizione alimentare e gli schemi dietetici quotidiani sono considerati i principali modulatori del microbiota intestinale e hanno un impatto sostanziale sulla sua massa e composizione. 

Una recente review, pubblicata su Current Opinion in Microbiology, ha evidenziato le influenze positive e negative di interventi dietetici restrittivi, periodici o continui, sulla composizione e sulla funzione del microbiota intestinale e il loro impatto collettivo sulla salute dell’ospite e sul rischio di malattia.

Restrizione calorica periodica e continua

La restrizione calorica può essere continua o periodica. La dieta a restrizione calorica continua costituisce una strategia di promozione della salute che si concentra principalmente sulla riduzione dell’apporto calorico senza regolazione della frequenza di alimentazione, nonché della composizione dei macronutrienti. 

La restrizione calorica periodica prevede invece diversi modelli di diete ipocaloriche tra cui:

  • diete a bassissimo contenuto calorico, utilizzate come misure rapide ed estreme di perdita di peso, attraverso il consumo di meno di 800 kcal al giorno per un tempo definito;
  • digiuno intermittente, che alterna periodi di digiuno di 12 – 48 ore, tra i quali è possibile consumare cibo ad libitum;
  • digiuno a giorni alterni, cui viene applicata una restrizione alimentare completa a giorni alterni;
  • alimentazione a tempo limitato, un’assunzione di cibo limitata entro una finestra temporale di 4-12 ore. 

È importante sottolineare che, rispetto alla restrizione calorica continua, il rischio di malnutrizione e privazione associata di nutrienti essenziali è inferiore nella restrizione calorica periodica.

Restrizione calorica periodica e microbiota intestinale

Digiuno intermittente

Il controllo del tempo di alimentazione e dei periodi di digiuno utilizzando diversi regimi nutrizionali suscita distinte risposte fisiologiche e cellulari, incluso il rimodellamento del microbiota intestinale. Prove recenti indicano che il digiuno intermittente può alterare la diversità del microbiota intestinale, aumentando Lattobacilli e Bifidobatteri e riducendo Helicobacter, Prevotella e Parasutterella.  

Gli studi che valutano l’esposizione a lungo termine al digiuno intermittente nei topi diabetici (db/db) hanno mostrato una ristrutturazione del microbiota intestinale caratterizzata da aumento di Firmicutes e riduzione di Verrucomicrobia e Bacteroidetes, collettivamente associati a una sopravvivenza più lunga e una riduzione del rischio di retinopatia diabetica. 

Il digiuno intermittente è anche associato, probabilmente attraverso il rimodellamento del microbiota intestinale con un aumento di Lactobacillus e Odoribacter produttore di butirrato, a un miglioramento di deficit comportamentali nei topi db/db. Ciò è presumibilmente legato al fatto che il butirrato migliora la funzione della barriera intestinale attraverso la stimolazione delle giunzioni strette, e attraversa anche la barriera emato-encefalica per esercitare un possibile effetto protettivo come inibitore dell’istone deacetilasi.

Allo stesso modo, il digiuno intermittente applicato nell’encefalomielite autoimmune sperimentale, ha indicato che la modulazione dietetica del microbiota intestinale ha portato a una maggiore abbondanza di famiglie di Lactobacillaceae, Bacteroidaceae e Prevotellaceae, associate a spostamenti delle cellule immunitarie verso uno stato antinfiammatorio, contribuendo così alla riduzione della gravità della malattia.

Negli esseri umani, sulla base di una caratterizzazione multiomica ad alta risoluzione da uno studio clinico, è stato suggerito che il digiuno intermittente altera il microbiota intestinale, incidendo sui taxa batterici e sui moduli genici associati alla produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA), insieme a cambiamenti nell’omeostasi immunitaria, portando ad un impatto benefico sulla pressione sanguigna.

Alimentazione a tempo limitato

L’alimentazione a tempo limitato influenza la composizione e la funzione del microbiota intestinale, con un miglioramento di molteplici parametri fisiologici (peso corporeo, pressione sanguigna, colesterolo sierico e livelli di glucosio), associato a spostamenti del microbiota verso una maggiore abbondanza di specifiche famiglie microbiche, come le Ruminococcaceae e le Lachnospiraceae produttrici di acido butirrico. 

Uno studio su individui obesi sottoposti per 12 settimane a un regime alimentare a tempo limitato, con o senza restrizioni, ha rilevato un aumento di batteri produttori di SCFA, come Butyricicoccus, Lactobacillus e Lachnospira, insieme ad altri commensali come Christensenellaceae, Escherichia, Anaerovoracaceae, Megasphaera, Turicibacter e Catenibacterium

Uno studio sull’alimentazione controllata condotto su uomini con prediabete, ha mostrato un miglioramento della sensibilità all’insulina, della pressione sanguigna e dello stress ossidativo, non correlato alla perdita di peso. 

Restrizione calorica continua e microbiota

La restrizione calorica continua è stata inizialmente introdotta nei pazienti in sovrappeso come parte di una strategia per perdere peso, poi suggerita per migliorare la tolleranza al glucosio e l’adiposità nelle persone affette da malattie cardiometaboliche. 

La diversità del microbiota è arricchita dalle diete a restrizione calorica continua, sia negli individui in sovrappeso che negli individui magri, con l’osservazione di una riduzione del rapporto Firmicutes/Bacteroidetes, guidata da un arricchimento di Bacteroidetes e Firmicutes relativamente diminuito. Da notare che questa configurazione di phyla alterata era persistente anche dopo la reintroduzione di una dieta senza restrizioni.  

Una comune modifica del microbiota osservata sia nell’uomo che negli animali sottoposti a restrizione calorica continua è l’aumento di Akkermansia muciniphila. Questo batterio può modulare le vie infiammatorie mentre degrada la mucina, fornendo così alle cellule caliciformi energia per rafforzare ulteriormente lo strato protettivo di mucina intestinale

L’abbondanza di A. muciniphila sembra altamente correlata con la reazione alla dieta e gli individui con una maggiore abbondanza hanno dimostrato un profilo metabolico più sano. Un’altra alterazione condivisa nel microbiota tra gli esseri umani e gli animali trattati con dieta a restrizione calorica continua è l’aumento del genere Bacteroides

Altre specie suggerite per essere alterate dalla restrizione calorica continua includono Lactobacillus, che è stato correlato con un effetto antinfiammatorio nell’obesità e in altri contesti patologici, un aumento di Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia e Parabacteroides distasonis, e una diminuzione di Ruminococcaceae e Coprococcus che collettivamente si correlano con gli effetti benefici della restrizione calorica continua.

Le alterazioni del microbiota in risposta alla restrizione calorica

L’eterogeneità dei regimi dietetici (quantità di riduzione energetica giornaliera, durata dell’intervento, composizione o la fonte dei macronutrienti) ha un impatto sostanziale sulle risposte variabili osservate nel microbiota intestinale. 

Di tutti questi fattori, l’influenza più evidente sulla traiettoria dei cambiamenti del microbiota si nota rispetto al livello di riduzione dell’energia. Ad esempio, più studi hanno mostrato una riduzione del rapporto Firmicutes/Bacteroidetes e un aumento di A. muciniphila, in restrizioni caloriche lievi ma a lungo termine (10% nell’apporto energetico giornaliero), e sono state osservate anche durante un digiuno di breve durata (250 kcal/die) per 10 giorni in soggetti sani.  

La configurazione del microbiota di base determina anche la reattività verso la restrizione calorica. Ad esempio, una maggiore abbondanza di A. muciniphila e una maggiore ricchezza di unità tassonomiche operative nell’uomo al basale erano predittori positivi per una maggiore riduzione del peso e un miglior ripristino del profilo metabolico, rispetto ad altri soggetti sottoposti allo stesso trattamento. 

Effetti avversi della restrizione calorica e possibili associazioni con il microbiota

La restrizione calorica può portare anche all’insorgenza di effetti avversi come infiammazione epatica, livelli elevati di trimetilammina-N-ossido circolante e manifestazioni correlate all’anoressia nervosa. Diversi studi hanno notato alterazioni del microbiota dopo una grave restrizione che rispecchiano quelle osservate nell’anoressia nervosa. 

Ad esempio, il microbiota delle donne in postmenopausa in sovrappeso o obese che seguono VLCD (800 kcal/giorno) presenta un degradatore del glicano dell’ospite, Akkermansia (appartenente al phylum Verrucomicrobia) unito a una riduzione dei degradatori di polisaccaridi vegetalii Roseburia, Ruminococcus ed Eubacterium, come osservato anche nei pazienti con anoressia nervosa.

Un’altra possibile correlazione tra il microbiota nell’anoressia nervosa e quello nella restrizione calorica è legata a una nota diminuzione dei produttori di butirrato in entrambe le condizioni. I pazienti con anoressia nervosa presentano una diminuzione di Roseburia spp., un batterio produttore di butirrato, e allo stesso modo, nei ratti, la restrizione calorica induce una riduzione degli enzimi coinvolti nel metabolismo del piruvato e del butirrato. 

Questo espone i pazienti sottoposti a restrizione calorica a implicazioni sfavorevoli per la salute che meritano ulteriori studi, in quanto il butirrato esercita un’ampia gamma di funzioni metaboliche antiobesogeniche e antinfiammatorie.

Conclusioni

Gli studi suggeriscono che la restrizione calorica aumenta la longevità prevenendo le malattie metaboliche e altre malattie non trasmissibili, presumibilmente attraverso la modulazione del microbiota intestinale. Tuttavia, non è ancora chiaro quale approccio di restrizione calorica risulti ottimale nel promuovere esiti favorevoli in diversi contesti clinici, riducendo al minimo gli effetti avversi. 

Allo stesso modo, gli impatti causali del microbiota alterato dalla restrizione calorica su tali effetti sulla salute restano da dimostrare. Sarebbe pertanto opportuno avere una migliore comprensione meccanicistica dei ruoli che svolge il microbiota dei soggetti sottoposti a restrizione calorica nel contribuire agli effetti dell’ospite a valle. 

Sono quindi necessari ulteriori studi randomizzati per indagare ulteriormente e ottimizzare l’implementazione della restrizione calorica negli esseri umani, che comporta un’elevata variabilità interindividuale nella composizione del microbiota al basale e difficoltà per la compliance a lungo termine.

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