Ragionare di Pancia

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Ragionare di pancia

Una conversazione circolare

Ripredendo e sviluppando il precenete aritcolo in merito alla psicobiotica (clicca qui) è noto che il cervello può dunque modificare direttamente il microbiota tramite modificazioni della motilità intestinale, della sua permeabilità e delle secrezioni intestinali o attraverso molecole di segnale rilasciate all’interno dell’intestino ma allo stesso modo sempre più ricerche evidenziano come modificazioni alimentari, abitudini di vita, risposte «disfunzionali» allo stress, influiscono a loro volta sul nostro cervello.

Giungere alla comprensione delle differenti vie di comunicazione tra i due cervelli è stato possibile grazie allo sforzo dei ricercatori lungo diverse aree di ricerca, dagli studi condotti su animali da laboratorio a quelli condotti sugli individui che presentano disturbi gastroinstestinali o affetti da patologie mentali.

Sudo et. al. (2004) sono stati tra i primi a studiare la differenza tra i topi “germ free” ed i topi con intestino sano dimostrando così come l’asse cerebrale coinvolto nella risposta allo stress, l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene, fosse soggetto a produrre una risposta esagerata di fronte a stimoli stressanti nei gatti “germ-free” -privi di un intestino sano- che veniva ad attenuarsi solamente in seguito ad una ricolonizzazione dell’intestino. Altri esperimenti hanno evidenziato come una assenza di microbiota risulti correlato con l’assunzione di comportamenti rischiosi da parte di questi animali che dunque sono maggiormente disinibiti nelle loro scelte comportamentali.

Un altro studio condotto da Pinto el al. (2017) su pazienti con sindrome del colon irritabile (IBS), ha mostrato come l’utilizzo di un probiotico, Bifidobacterium longum NCC3001, fosse in grado di determinare un attenuazione dei sintomi depressivi e come questi miglioramenti fossero riconducibili ad un cambiamento dell’attività cerebrale, in particolare di riduzione dell’attività del circuito limbico. La malattia mentale è dunque strettamente legata a disfunzioni metaboliche. Basti pensare che nei soggetti obesi è presente un diretto effetto delle varibiali età e BMI (body max index) che sono associati ad un decremento del volume cerebrale e alterazione a livello della struttura cerebrale, in particolare del lobo frontale; inoltre si evidenzia come l’obesità sia associata ad un decremento della materia grigia cerebrale, che riflette un decremento ed una perdita di neuroni e come queste anomalie strutturali possano essere parzialmente reversibili se sottoposte a dieta.

Le evidenze rispetto all’asse intestino cervello derivano anche dagli studi dove una deprivazione forzata dalla cure materne scaturiva una risposta ansiogena esagerata che risultava attenuarsi solo in quegli negli animali germ-free che venivano poi successivamente sottoposti ad una cura di probiotici. In questo studio si è osservato come i cambiamenti di questo asse includono anche una disfunzione dell’equilibrio dopaminergico (con conseguente aumento comportamenti ansiosi ed eccitabilità motoria) così come una riduzione del processo di glicolisi che evidenzia come a livello cerebrale di questi animali vi sia una minor capacità di consumare e produrre energia.

Una recente ricerca evidenzia infatti come la flora batterica residente nell’intestino influenzi l’espressione dei microRNA nella corteccia prefrontale e nell’amigdala, due aree del cervello associate con i disturbi d’ansia e con la depressione. I miRNA sono brevi sequenze di nucleotidi, blocchi di costruzione del DNA e dell’RNA che agiscono come segnali di controllo dell’espressione genica. Lo studio di Hoban et al. (2017) evidenzia come un discontrollo di questi fattori di neuroregolazione fosse presente nei topi che, appena nati, avessero subito una “distruzione” del microbiota intestinale mediante elevati quantitativi di antibiotici; non solo ma questi topi mostravano anche di soffrire di sintomi ansiogeni.

Un microbiota sano è dunque fondamentale affinchè possa esserci uno scambio comunicativo bidirezionale con il cervello sia per i processi psicofisiologici sottostanti che per le nostre risposte comportamentali; questa importante via però non gioca solo un ruolo principale nella regolazione dei processi ma anche nella composizione della struttura del nostro organismo.

Fonti:

Bruce-Keller AJ et al. “Obesity and vulnerability of the CNS” Biochim Biophys Acta. (2009)

K. M. Neufeld et al. “Anxiety‐like behavior and central neurochemical change in germ‐free mice” Neurogastroenterol Mot (2011)

Emeran A. Mayer “Gut feelings: the emerging biology of gut–brain communication” Nature Reviews Neuroscience (2011)

Pinto et al. "Probiotic Bifidobacterium longum NCC3001 Reduces Depression Scores and Alters Brain Activity: a Pilot Study in Patients With Irritable Bowel Syndrom" Gastroenterology, (2017)

Sudo et al. “Postnatal microbial colonization programsthe hypothalamic–pituitary–adrenal systemfor stress response in mice” Physiology (2004)

G. Dinan, John F. Cryan and Gerard Clarke, «Microbial regulation of microRNA expression in the amygdala and prefrontal cortex» Microbiome (2017)

Un conversazione circolare attraverso molteplici vie

La comunicazione tra intestino e cervello avviene attraverso innumerevoli vie: attraverso una comunicazione neuroendocrina e neuroimmune attraverso il sistema nervoso autonomo oltre che attraverso batteri che lavorano nel processamento di neurostramettitori presenti nel sistema nervoso centrale.

Riassumendo la complessità di questa scambio comunicativo possiamo dire che cervello enterico influenza il nostro cervello attraverso:

La produzione di neurotrasmettitori;
Nervo Vago il quale è coinvolto nei «processi inibitori»;
Regolazione del sistema Ipotalamo-Ipofisi-Surrene il quale è coinvolto nella risposta dello «stress»;
La mediazione della risposta infiammatoria attraverso una comunicazione con il sistema immnitario;

Neurotrasmettitori

Diverse ricerche evidenziano come alcuni ceppi di batteri (Lactobacillus and Bifidobacterium bacteria) siano in grado di sintetizzare il precursore del neurotrasmettitore acido-gamma-aminobuttirico (GABA), che è il principale neurotrasmettitore coinvolto nella regolazione dei processi inibitori del sistema nervoso centrale. Si è inoltre evidenziato come i livelli ematici di serotonina siano più elevati in animali da esperimento con il microbiota sano piuttosto che in altri con disbiosi intestinale. In aggiunta alcuni ceppi batterici sono in grado di produrre alcune catecolamine come la Noradrenalina e la Dopamina, neurotrasmettitori che svolgono un ruolo importante in sinergia con il sistema nervoso simpatico nella regolazione della risposta allo stress.

Nervo vago

Il Nervo Vago costituisce la maggior parte del Sistema Nervoso Parasimpatico. Il Sistema Nervoso Parasimpatico si attiva quando siamo in una situazione di tranquillità e relax ed è coinvolto dunque nei processi inibitori e di regolazione di omeostati dell’organismo. Le afferenze del nervo vago trasmettono al nostro sistema nervoso informazioni riguardanti l'osmolarità del lume intestinale, la quantità di carboidrati ingeriti, la presenza di alcuni tipi di farmaci, e sono coinvolte nella regolazione dell'assunzione di cibo, della secrezione esocrina ed endocrina pancreatica. Quando il cervello stabilisce che siamo in un momento di relax o che è terminata una fase eccitatoria, dà un input al Sistema Nervoso Parasimpatico, e quindi al nostro Nervo Vago, il quale:

riduce la frequenza cardiaca
favorisce la digestione aumentando l’acido gastrico e la peristalsi intestinale
favorisce il rilassamento muscolare
favorisce le funzioni di “recupero” come quella immunitaria

Diversi studi condotti su soggetti con sindorme del Colon Irritabile (IBS), Morbo di Crohn, e soggetti con Disturbo Post-traumatico da Stress mettono in luce l’importante attività inibitoria del nervo vago. Infatti tutti questi soggetti presentano un intestino che risulta infiammato, dunque non in equilibrio. Nelle diverse ricerche condotte si è osservato come questi indivudi presentino una minor capacità di far fronte a stimoli stressanti mettendo in atto una rispostta disfunzionale. Un’incapacità di risposta funzionale allo stress si è osservata essere strettamente relata ad un intestino infiammato che riduce l’attività del sistema parasimpatico ed in particolare del nervo vago che non è più in grado di svolgere il proprio compito con conseguente aumento o comparsa di sintomatologia ansisoa.

Come vedremo successivamente, lo stress è in grado di ritardare lo svuotamento gastrico, alterare il transito intestinale, la motilità del colon, la flora intestinale, e soprattutto inibire il tono vagale incidendo sulla attività parasimpatica del nostro organismo.

Quando dunque la comunicazione non è efficace può accadere che via sia un rallentamento della produzione di neurotrasmettitori come ad esempio la serotonina, il GABA, la noraadrenalina e l’adrenalina e che la via di comunicazione attraverso il nervo vago risulta compromessa con un aumento nella risposta ansiogena e depressiva in situazioni stressanti.

per spaerne di più: leggi anche l'articolo sullo stress (clicca qui)

Fonti:

John F. Cryan and Timothy G. Dinan "Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour" (2012)

Breit S et al. “Vagus Nerve as Modulator of the Brain-Gut Axis in Psychiatric and Inflammatory Disorders” Pyschiatry (2018)

Sahar T et al. “Vagal modulation of responses to mental challenge in posttraumatic stress disorder” Biol Psychiatry (2001)