Specifiche alterazioni del microbioma indotte da una dieta chetogenica a basso contenuto di carboidrati e ricca in grassi proteggono da attacchi epilettici acuti e spontanei in modelli murini resistenti al trattamento farmacologico.

È quanto dimostrato dallo studio condotto da Christine A. Olson et al. e coordinato da Elaine Y. Hsiao, pubblicato in questi giorni sulla rivista Cell.

Dieta chetogenica riduce la frequenza degli attacchi epilettici

La dieta chetogenica si è da tempo dimostrata efficace nel ridurre gli attacchi epilettici degli individui non responsivi alla terapia riscontrando benefici anche in altre patologie quali Alzheimer, disordini dello spettro autistico, cancro e sindromi metaboliche nonostante il meccanismo attraverso il quale questo avviene sia ad oggi ancora da chiarire.

Il microbioma può essere visto in generale come l’intermediario tra dieta e ospite considerando come sia altamente influenzato dalla prima e a sua volta determini conseguenze nel secondo.

Numerosi studi inoltre riportano come l’uso di antibiotici in pazienti epilettici peggiori il quadro clinico, suggerendo un possibile ruolo della componente batterica nella modulazione degli attacchi.

A tal proposito, i ricercatori americani dell’University of California hanno voluto verificare se e in che misura il microbioma avesse un impatto sugli attacchi epilettici in seguito a dieta chetogenica. Per fare ciò hanno utilizzato due gruppi di modelli murini resi entrambi resistenti ai farmaci ma alimentati rispettivamente con dieta chetogenica (grassi e proteine in rapporto di 6:1) e con dieta di controllo (CD) a base di vitamine e minerali.

Le valutazione condotte e i risultati ottenuti sono stati molti, ecco i principali.

La dieta chetogenica altera il microbioma intestinale

I topi alimentati con dieta chetogenica hanno presentato una soglia di resistenza più alta al test di induzione epilettica, un aumento di beta-idrossibutirrato sierico (BHB) e una diminuzione di glicemia rispetto a quelli con dieta di controllo.

La dieta chetogenica ha inoltre comportato alterazioni nella composizione del microbioma già al quarto giorno, riducendo i valori di alpha diversity per la perdita di specifici taxa. Di contro, Akkermansia muciniphila ha registrato dal giorno 4 al 14 un notevole incremento passando da un 2.8% a un 36.8% di espressione. Anche Parabacteroides, Sutterella ed Erysipelotrichaceae hanno mostrato un buon aumento nei topi sottoposti a questo regime alimentare mentre Allobaculum, Bifidobacterium e Desulfovibrio in quelli di controllo.

Per valutare l’importanza della componente batterica in sé sono stati confrontati topi con microbioma convenzionale (SPF) con altri germ-free (GF) o  trattati con antibiotici (Abx), a loro volta suddivisi in sottogruppi e alimentati rispettivamente con dieta di controllo e con dieta chetogenica.

In confronto ai controllo, i topi SPF-dieta chetogenica a 14 giorni hanno presentato valori soglia maggiori in risposta a stimolazione elettrica e microbioma alterato. Questi effetti protettivi non sono stati invece evidenziati in modelli GF e Abx indicando come la presenza batterica sia fondamentale per l’effetto protettivo.

Si è dunque proseguito nel determinare quale o quali fossero le specie maggiormente coinvolte attraverso tre diversi schemi di colonizzazione in modelli Abx basati su ceppi selezionati.

Nel dettaglio, solo con A. muciniphila (gruppo 1); con Parabacteroides merdae e P. distasonis in rapporto 1:1 (gruppo 2); A. muciniphila, Parabacteroides merdae e P. distasonis in rapporto 2:1:1  (gruppo 3).

A 14 giorni complessivamente tutti i gruppi hanno riportato un consistente aumento di abbondanza delle specie colonizzanti dimostrando la loro resistenza in un ambiente precedentemente trattato con antibiotici.

È stata dunque misurata la suscettibilità agli attacchi in seguito ad arricchimento batterico selettivo di specie associabili a questo regime nutritivo. Il solo trattamento con dieta chetogenica eleva la soglia di comparsa dell’attacco del 24.5% mentre nessun effetto è stato registrato in topi Abx nonostante la dieta chetogenica.

In questi ultimi, la co-somministrazione di A. muciniphila e P. merdae, con conseguente ripristino della componente batterica, ha permesso di aumentare la soglia del 36.0%. Interessante notare come questo effetto protettivo sia stato registrato solo in presenza di entrambe le specie batteriche mentre non si è verificato in somministrazione singola. La presenza di altre linee batteriche non si è invece dimostrata necessaria.

Il trapianto di microbioma trasferisce l’effetto protettivo

Per poterlo affermare, due gruppi di modelli Abx sono stati sottoposti a trapianto di microbioma rispettivamente proveniente da SPF-dieta chetogenica e SPF-dieta di controllo valutandone la suscettibilità alla stimolazione elettrica.

I topi trapiantati con microbioma SPF-dieta chetogenica, ma alimentati con dieta chetogenica hanno mostrato una soglia di resistenza maggiore rispetto a quelli riceventi analogo microbioma ma in regime alimentare normale a prova del fatto che la dieta chetogenica è in grado di promuovere protezione.

Anche i modelli trapiantati con SPF-dieta chetogenica ma ancora alimentati con dieta di controllo hanno presentato un buon livello di resistenza dimostrando come anche la componente batterica tipica di questa dieta sia fondamentale nel ridurre gli attacchi benché questo effetto sia stato annullato al giorno 28 ovvero quando il profilo batterico instaurato dopo il trapianto, non sostenuto da una nutrizione chetogenica, è mutato verso uno più caratteristico di dieta di controllo.

I batteri associati a dieta chetogenica riducono gli attacchi epilettici di tipo tonico-clonico

L’epilessia è una patologia dal quadro sintomatologico complesso, che riguarda diverse parti del corpo e che si manifesta in varie forme e misure.

È stata dunque testato l’effetto protettivo della dieta chetogenica con il relativo cambiamento di microbioma in attacchi improvvisi e frequenti di tipo tonico-clonico su particolari modelli murini predisposti, i Kcna1-/-.

Non solo questa dieta ha ridotto gli attacchi del 54% ma anche la loro durata rispetto a topi Kcna1-/- in regime alimentare normale comportando inoltre, come preventivabile, un aumento di A. muciniphila e P. merdae. Topi Kcna1-/- Abx hanno invece registrato un incremento del numero degli attacchi giornalieri.

In seguito a dieta chetogenica i ricercatori hanno osservato un decremento di amminoacidi gamma-glutamilati (GG) quali ad esempio GG-leucina, GG-lisina o GG-triptofano, associati alla suscettibilità agli attacchi epilettici.

Di contro, sia i livelli di glutammato che soprattutto di GABA, neurotrasmettitore inibitorio per eccellenza a livello centrale, sono risultati aumentati con conseguente effetto protettivo.

In conclusione dunque, sulla base di questo ampio studio si può affermare che:

• la dieta chetogenica altera la composizione del microbioma intestinale promuovendo in particolare la proliferazione A. muciniphila e P. merdae;
• l’effetto di protezione dagli attacchi epilettici si verifica solo se A. muciniphila e P. merdae sono co-espressi;
• la presenza di microbioma modulato da dieta chetogenica è necessario e sufficiente per indurre protezione;
• la dieta chetogenica diminuisce i livelli di amminoacidi GG, implicati nella suscettibilità epilettica, favorendo invece quelli di glutammato e GABA.

I microbioma perciò, se opportunamente manipolato, può fornire efficace protezione dagli attacchi epilettici in modelli non rispondenti a terapie farmacologiche.

Trattandosi tuttavia di esperimenti in vivo, ulteriori studi sono necessari per confermarne i risultati e mettere a punto trattamenti adatti e sicuri per l’uomo al fine di migliorarne la sintomatologia.