Aumento di peso, aumento dell’ipotalamo
L’ipotalamo è una struttura che si trova al centro del cervello sotto il talamo. È ritenuta essere il centro di smistamento (hub) del senso della fame e della sazietà. Il Maestro d’orchestra dell’appetito, un minuto maestro d’orchestra: pesa solo 4 grammi. L’ipotalamo dirige una serie di informazioni in uscita e in entrata, con piani e alti, pause sincopate, raggiungendo l’apice con un continuo crescendo durante i pasti principali. Ricordiamo, semmai ce ne fosse bisogno, che l’ipotalamo è anatomicamente e strettamente connesso all’ipofisi. Ma questa è un’altra storia.
L’ipotalamo è collegato sia in uscita che in entrata attraverso i neuroni a diverse strutture del cervello. Sono riconosciuti collegamenti con la corteccia frontale, con il mesencefalo e con altri nuclei della base. Tra questi va sottolineato il ruolo importante del collegamento con due “primi violini”: il nucleo arcuato e il nucleo paraventricolare. Il primo è localizzato nell’ipotalamo mediobasale, il secondo nella parte centrale dell’ipotalamo. Entrambi in prima fila sono coinvolti nel regolare l’appetito (Blumenfeld 2014).
È interessante notare che esistono anche alcune connessioni dirette con l’intestino. Ma di questo ne parleremo dopo.
I nuclei dell’ipotalamo: centro di controllo della sazietà
La Prof.ssa Stephanie S.G. Brown del Department of Psychiatry della University of Cambridge, insieme ai suoi collaborator ha pubblicato un lavoro (2023) in cui ha scoperto “lo strano” comportamento dell’ipotalamo. Più aumenta l’obesità più aumentano le dimensioni del nostro maestro d’orchestra.
Due molecole interessanti prodotte dall’ipotalamo sono state scoperte avere un ruolo importante nella regolazione dell’eccitazione, della veglia e proprio del controllo del comportamento alimentare: i neuropeptiti Orexina A e Orexina B, conosciuti “per la loro modestia” anche come Ipocretina 1 e Ipocretina 2.
Le due orexina sono prodotte solo nei neuroni dell’ipotalamo. Questi neuroni inviamo e ricevono informazioni dal nucleo o fascicolo solitario che si trova nella sostanza grigia che circonda il canale centrale del midollo allungato.
Questo nucleo riceve a sua volta innervazioni vagali dall’intestino. Il ruolo del microbiota intestinale entra in gioco. Ma di questo ne parleremo sempre dopo.
Ricapitoliamo: dopo l’ingestione di cibo i neuroni sensibili alla glicemia inviano impulsi che inibiscono le cellule nervose dell’ipotalamo. Questi stimoli raggiungono il corpo delle cellule nervose dove c’è il centro di produzione delle orexina, o ipocretine. In questo modo viene segnalata la sazietà.
“Ipotalamo invidioso”
Nella genesi di alcuni disturbi mentali, come la depressione e i disturbi alimentari alterazioni dell’ipotalamo hanno un ruolo importante.
Torniamo allo studio della Prof.ssa Brown e dei suoi collaboratori. Questi autori hanno ipotizzato che l’ipotalamo possa essere strutturalmente associato all’indice di massa corporea (IMC o BMI).
L’Indice di Massa Corporea è un valore numerico per la misurazione del peso corretto. Il BMI mette in correlazione il peso con l’altezza e viene stimato con un semplice calcolo. Si divide il peso corporeo (kg) per la statura (metri) al quadrato. Più alto è il valore maggiore è l’indice di sovrappeso o obesità con tutti i rischi associati.
Lo studio ha evidenziato che il volume ipotalamico complessivo era significativamente più grande nei giovani adulti in sovrappeso e obese rispetto ai normopeso. Tutto ciò sarebbe dovuto a una infiammazione ipotalamica legata all’alta assunzione di grassi.
Per approfondire
I risultati dello studio hanno evidenziato nei partecipanti obesi che le strutture ipotalamiche antero-inferiori e posteriori sono significativamente più grandi rispetto ai controlli con peso normale.
Soprattutto erano aumentate di grandezza i nuclei dell’ipotalamo che controllano la sazietà. Infatti, le aree maggiormente colpite erano il nucleo arcuato, il nucleo paraventricolare e l’ipotalamo laterale produttore di orexina.
Tutto ciò poteva essere provocato da una dieta ricca di grassi. Questa dieta provoca una infiammazione periferica ma anche ipotalamica, che a sua volta provoca resistenza all’insulina e obesità. L’infiammazione è soprattutto localizzata al nucleo arcuato dove il consumo di una dieta ricca di grassi ha causato la perdita dei neuroni, sbilanciando ulteriormente l’omeostasi energetica e promuovendo soglie di sazietà più elevate.
Questo modello suggerisce che l’infiammazione ipotalamica si verifica prima dell’aumento di peso attraverso una complessa cascata di segnali.
Gli aspetti principali di questa cascata includono l’accumulo di microglia e astrociti attivati all’interno dell’ipotalamo. E un incrementata espressione delle citochine pro-infiammatorie, come interleukin 1β, interleukin 6 e il tumour necrosis factor (TNF)-α nell’ipotalamo.
Il volume ipotalamico maggiore attualmente riportato nei partecipanti obesi si allinea con la nozione di infiammazione ipotalamica e gliosi (cioè ipertrofia degli astrociti e proliferazione microgliale).
Ma non è solo il nucleo arcuato ad essere coinvolto. Le citochine proinfiammatorie indotte da una dieta ricca di grassi accedono al cervello nel sito ipotalamico mediobasale, avviando l’attivazione dei recettori delle citochine e le cascate proinfiammatorie promuovono l’infiammazione centrale che stimola i neuroni proiettanti.
L’epidemia dell’obesità
Man mano che cresciamo, produciamo sempre meno l’ormone della crescita. La conseguenza è che perdiamo massa muscolare e aumentiamo la massa grassa. Man mano che il cibo è diventato maggiormente disponibile e più economico è aumentata l’obesità. L’obesità, tuttavia, non è un fattore estetico. In tutto il mondo, a partire dall’inizio di questo secolo l’obesità è aumentata rapidamente in correlazione ad una maggiore disponibilità di alimenti a migliori condizioni economiche.
La spiegazione, tuttavia, non è così semplice come sembra. Se le persone mangiano di più e non fanno esercizio fisico probabilmente diventeranno obese. Ma realmente è sempre così? È davvero questo il motivo per cui sono sempre più obesi?
Negli Stati Uniti l’epidemia dell’obesità ha raggiunto livelli drammatici. Il messaggio sembrerebbe essere chiaro: l’obesità è dovuta ad un consumo eccessivo di carboidrati. Ma in altri paesi non sembra essere sempre così. L’obesità è aumentata notevolmente nonostante la loro popolazione abbia stili alimentari diversi. Ad esempio, in Canada, dove la prevalenza di obesità è triplicata dal 1985 al 2000, era aumentato maggiormente il consumo di grassi. Nel Regno Unito, invece, mentre aumenta l’obesità, insieme ad una riduzione dell’assunzione di calorie, si osserva un incremento del consumo di grassi. Tutto ciò può esser causato solo dall’aumentato consumo del cosiddetto “junk food”?
Ma che cosa è l’obesità?
L’obesità può essere semplicemente definita come un eccessivo aumento del tessuto adiposo nel corpo. Il tessuto adiposo aumentato non è solo un brutto fastidio fisico ed estetico, ma è soprattutto un organo estremamente importante. Il tessuto adiposo è formato dalle cosiddette cellule adipose (o adipociti) nel cui corpo si accumula il grasso.
La maggior parte delle persone ha più di 30 milioni di adipociti. Questi si allargano o si contraggono a seconda della necessità di fornire più o meno energia al corpo umano. Costituiscono, quindi, un sistema di immagazzinamento flessibile che è diverso in ciascun individuo. Quando la capacità di immagazzinamento del grasso diventa eccessiva, i lipidi possono accumularsi in altri organi (cuore, muscoli, pancreas, fegato e reni). Questo incremento causa molte malattie, tra cui i disturbi cardiovascolari e il diabete mellito, tipo 2.
I geni di ciascuno di noi sono responsabili dell’accumulo di grasso negli adipociti.
L’obesità epidemica è stata incolpata essere causata da stili di vita errati – il comportamento obesogenico – ma si diventa obesi soprattutto per propri geni.
Se il peso corporeo è governato largamente dalla genetica, come possiamo fare per non ingrassare?
I genetisti ritengono che i cambiamenti ambientali non possano modificare la sequenza del DNA. Tuttavia, il modo in cui possono essere espressi i geni può essere modificato da modificazioni epigenetiche (sequenze di geni possono essere “silenziati” da processi come la metilazione del DNA e da modificazioni dell’istone). Bambini nati durante un periodo di carestia hanno maggiori probabilità di diventare obesi attraverso un meccanismo genetico che chiama in causa il gene che codifica l’IGF22, un ormone che regola la crescita fetale.
Non siamo soli
Sempre più numerosi sono gli studi che hanno dimostrato la stretta relazione tra grasso depositato e microbiota intestinale. Non siamo mai soli durante i nostri giorni. Siamo accompagnati costantemente da decine di trilioni di microorganismi che alloggiano nel nostro intestino. Noi li alleviamo fornento loro cibo, bevande e “divertimenti”. A volte li trattiamo male quando forniamo loro antibiotici oppure sostanze nocive. In molti casi possono dimostrare il loro disappunto punendoci con malattie infiammatorie intestinali, sindrome del colon irritabile, cancro colorettale, malattie allergiche e obesità.
Il microbiota intestinale potrebbe essere considerato come un nuovo organo oppure un essere vivente indipendente che abita il nostro corpo. Interessante notare che i gemelli omozigoti hanno lo stesso DNA ma possono differire nel microbiota (Ridaura et al., 2013). Pertanto, un gemello può essere obeso e l’altro, invece, no. Non vivono nello stesso ambiente, non hanno comportamenti simili?
Aggiungiamo, poi, il metabolismo energetico individuale e il gioco diventa sempre più difficile.
Le richieste energetiche variano per età, sesso, attività fisica, per costituzione genetica, per il micriobiota, il metabolismo, la gestazione, l’’allattamento. Inoltre consumiamo energia anche quando mangiamo, quando dormiamo o non facciamo niente.
Ovviamente non troviamo la scusa del microbiota intestinale e del metabolismo energetico per la nostra obesità. A tutto c’è un limite.
Conclusioni
Lo studio di Brown ci mostra un quadro complesso e affascinante.
L’obesità non è una scelta di vita, non è un fallimento morale o una mancanza di volontà, ma è una malattia multifattoriale, una malattia spesso mal diretta da un ipotalamo non ben funzionante.
Ciò può portare a una alterata risposta ormonale e dei segnali neuronali periferici. Il segnale alterato arriva all’ipotalamo da diverse popolazioni di neuroni che secernano neuropeptidi che regolano l’appetito, la scelta del cibo, il consumo di energia e l’omeostasi del glucosio.
Non è buona cosa rimproverare l’obeso per mancanza di volontà. «C’è qualcosa di offensivo nel disprezzo dei lricchi magri per i loro vicini sovrappeso, un disprezzo talvolta espresso dai politici per i quali le parole arrivano alla bocca più velocemente dei fatti al cervello». Perché sappiamo che lo stress dei vicini di casa che subiscono durante la vita quotidiana, l’eredità genetica o il loro ambiente di nascita, finisce per rendere ancora più difficile la loro lotta per trattenere l’aumento di peso (Leng, 2018).
Address to the Rigidly Righteous
(Robert Burns)
Who made the heart, ‘tis He alone
Decidedly can try us;
He knows each chord, its various tone,
Each spring, its various bias:
Then at the balance let’s be mute,
We never can adjust it;
What’s done we partly may compute,
But know not what’s resisted.
Discorso ai rigidamente giusti
(Robert Burns)
Chi ha fatto il cuore, è Lui solo
Decisamente possiamo provarci;
Conosce ogni accordo, i suoi vari toni,
Ogni primavera, i suoi vari pregiudizi:
Allora a conti fatti restiamo muti,
Non possiamo mai modificarlo;
Ciò che è stato fatto lo possiamo in parte calcolare,
Ma non so a cosa si è resistito.
Bibliografia
Blumenfeld H. Neuroanatomia attraverso casi clinici. Piccin, Padova 2014.
Brown SSG, Westwater ML, Seidlitz J, Ziauddeen H, Fletcher PC. Hypothalamic volume is associated with body mass index. Neuroimage Clin. 2023 Jul 24:103478.
Leng Gareth. The Heart of the brain. The hypothalamus and its hormones. The MIT Press, Cambridge, 2018
Ridaura VK, Faith JJ, Rey FE, Cheng J, Duncan AE, Kau AL et al.: Gut microbiota from twins discordant for obesity modulate metabolism in mice. Science. 2013 Sep 6;341(6150):1241214.
