mangiare un hamburger

Il cibo è essenziale per la sopravvivenza ma è anche fonte di piacere. Il rilascio di dopamina a livello del cosiddetto circuito neuronale “della ricompensa” è un meccanismo chiave nel piacere associato al cibo. Questo circuito è anche quello utilizzato dalle cosiddette droghe d’abuso (come la cocaina o la morfina) per esercitare la loro proprietà di dipendenza.

Troviamo sulla superficie dei neuroni che rilasciano o rispondono agli enzimi dopaminergici capaci di utilizzare una forma di lipidi (provenienti da cibi grassi) forniti direttamente dagli alimenti: i trigliceridi. Questa osservazione è sorprendente in quanto il cervello è considerato un organo che consuma zucchero solo per il suo fabbisogno energetico. Possiamo quindi immaginare che i trigliceridi possano agire su questi neuroni non come substrato energetico ma piuttosto come “segnale” o informazione e in questo modulare direttamente l’attività dei neuroni della dopamina per modulare, ad esempio, la motivazione e il piacere associati al cibo.

Quando il grasso raggiunge direttamente i neuroni

In uno studio è stato dimostrato che i trigliceridi, cioè i lipidi che si trovano nel sangue dopo la digestione dei grassi da parte del nostro intestino, sono in grado di raggiungere le regioni del cervello dove si trovano i neuroni che, all’interno del “circuito di ricompensa”, rispondono alla dopamina. In questi stessi neuroni si mostra che sono presenti gli strumenti molecolari necessari per il rilevamento e l’utilizzo di questi lipidi. In particolare, vengono trovati sui neuroni che rilasciano dopamina o che, a valle, ricevono e rispondono alla dopamina, un enzima specializzato nel tagliare questi trigliceridi in lipidi più semplici e facili da utilizzare da parte della cellula: la lipoproteina lipasi. Questi risultati suggeriscono che i neuroni del circuito della ricompensa sarebbero quindi in grado di rispondere ai trigliceridi, come fanno per un neurotrasmettitore come la dopamina.

Per verificare questa ipotesi, hanno semplicemente causato un piccolo aumento delle concentrazioni di trigliceridi nel sangue, come farebbe un pasto, ma dirigendo questi lipidi solo al cervello. Hanno così potuto osservare quali conseguenze questo innalzamento dei lipidi verso il cervello può avere sull’attività dei neuroni della dopamina da un lato ma anche sui comportamenti che, nell’uomo come negli animali, testimoniano l’attività dei neuroni del sistema di ricompensa e la loro capacità di codificare chimicamente ed elettricamente gli aspetti del piacere e del desiderio associati al cibo o ad altre sostanze come gli psicofarmaci.

Innanzitutto hanno potuto registrare direttamente l’attività elettrica di questi neuroni. Questo tipo di esperimento di registrazione “elettrofisiologico” è molto classico nel campo delle neuroscienze e consiste nell’impiantare un elettrodo in un neurone per misurare l’attività elettrica. I neuroni spinosi medi, che si trovano nella regione del cervello chiamata striato, rappresentano una delle maggiori popolazioni di neuroni che, grazie ad un “recettore” della dopamina di cui sono dotati, sono in grado di tradurre un cambiamento nel rilascio di dopamina in comportamento complesso negli animali. Sia “ex vivo”, su una fetta di cervello contenente questi neuroni mantenuti attivi, sia “in vivo”, utilizzando un metodo di imaging che permette di visualizzare l’attività di questi neuroni in un animale libero, hanno osservato che l’aggiunta di lipidi diminuiva l’attività di questi neuroni “responder” della dopamina.

Vista 3D dello striato (in rosso)
Vista 3D dello striato (in rosso).
Le immagini sono generate dai database delle scienze della vita (LSDB)., CC BY-SA 2.1 JP https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.1/jp/deed.en, via Wikimedia Commons

Questo primo risultato ha confermato l’idea dei ricercatori che hanno quindi ipotizzato che i trigliceridi potessero, come la dopamina, partecipare direttamente allo sviluppo della risposta di piacere e desiderio associata ad uno stimolo. Questa nozione è definita con il termine “rinforzatore”. Un rinforzo positivo (come il primo quadratino di cioccolato del bambino) è uno stimolo che, grazie al rilascio di dopamina che provoca, sarà percepito come gradevole e da riprodurre il più velocemente possibile.

Per verificare se i trigliceridi potessero agire come rinforzi positivi nel cervello, hanno utilizzato un test comportamentale basato sulla preferenza del luogo. Sotto questo nome complicato, il test è abbastanza semplice. Un topo viene posto in una scatola contenente due scomparti ben distinti che l’animale è libero di esplorare. I due scomparti hanno un aspetto diverso l’uno dall’altro (blu e verde per esempio) che permette al topo di differenziarli perfettamente. Nel corso di alcune sessioni il topo riceverà un po’ di lipidi verso il cervello in un compartimento (il blu) e una soluzione salina nell’altro compartimento (il verde).

Il giorno del test il topo viene liberato al centro degli scomparti con la possibilità di andare dove preferisce. Se l’animale si precipita verso il compartimento blu a cui è stato associato un po’ di lipide per il cervello, ciò indicherà che questa esperienza è stata percepita come piacevole e che l’animale vorrebbe ripeterla. Questo è proprio quello che è stato osservato e hanno concluso che i trigliceridi, quando raggiungono il cervello, possono quindi fungere da rinforzatore positivo: un segnale chimico gradevole da riprodurre, se possibile. Per quanto riguarda il possibile meccanismo d’azione di questi lipidi su questi neuroni, hanno potuto dimostrare che l’enzima lipoproteina lipasi, presente sulla superficie dei neuroni che rispondono alla dopamina, era molto importante. Infatti, quando è stato usato un dispositivo genetico per “rimuovere” questo enzima solo da questi neuroni, è stato osservato che il topo aveva un comportamento che testimonia da un lato un’interruzione dell’attività di questi neuroni “responder” alla dopamina” e dall’altro una modificazione del desiderio di procurarsi il cibo.

Risultati simili negli animali e nell’uomo

Questi risultati sono stati ottenuti nei roditori, che rappresentano un modello che ci permette di studiare in modo più preciso alcuni meccanismi cellulari e molecolari. Tuttavia, come nel caso dello zucchero o delle proteine, l’aumento dei lipidi nel sangue dopo un pasto è un fenomeno fisiologico molto conservato riscontrabile sia negli esseri umani che nei topi. I ricercatori volevano quindi vedere se il fenomeno che avevano osservato nei topi potesse avere un equivalente negli esseri umani.

In questo esperimento hanno utilizzato l’imaging funzionale del cervello, una tecnologia che permette di visualizzare i cambiamenti nell’attività in aree definite del cervello negli esseri umani. Ciò che hanno testato è il modo in cui il cervello risponde all’odore del cibo (in questo caso fragola o biscotto al cioccolato), sia a digiuno che subito dopo un pasto. Come ci si potrebbe aspettare, annusare una fragola o un biscotto al cioccolato quando si ha fame provoca l’attivazione delle aree di ricompensa e questa risposta si attenua quando si è appena mangiato. Osservando i parametri ematici direttamente modificati da un pasto (zuccheri, insulina o trigliceridi) hanno osservato che l’attività della corteccia prefrontale (una delle regioni del circuito di ricompensa che collega l’odore del cibo), la sua il gusto ed il piacere che provoca erano direttamente e specificatamente correlati con l’aumento dei trigliceridi circolanti nel sangue dopo il pasto. Questo risultato è importante perché permette di considerare che nell’uomo, come nei trimmer, i trigliceridi circolanti potrebbero agire “direttamente” sulle aree del cervello coinvolte nella “ricompensa” associata al cibo.

Nel suo insieme, questo lavoro permette quindi di evidenziare, per la prima volta, che i lipidi presenti in circolo dopo la digestione di un pasto possono agire direttamente sui neuroni del “sistema di ricompensa” e, quindi, della dopamina, modulare le componenti del desiderio e del piacere legate al cibo. I prossimi studi cercheranno di capire se questo meccanismo di rilevamento dei lipidi da parte dei neuroni del sistema di ricompensa può rivelarsi carente in alcuni casi e portare a disturbi dell’appetito o ad una perdita di soddisfazione legata al cibo. Infatti, le concentrazioni di trigliceridi circolanti variano a seconda dei pasti. Ma quando questi pasti sono troppo ricchi e troppo frequenti o in condizioni di notevole eccesso di peso (obesità), i livelli di trigliceridi circolanti rimangono elevati e potrebbero, in ultima analisi, disturbare il loro modo di comunicare con i neuroni del sistema di ricompensa.

È con questo in mente che questo studio offre nuove informazioni, rendendo potenzialmente possibile spiegare perché l’accesso e il consumo di cibi ricchi grassi possono contribuire, interrompendo il sistema di ricompensa, all’instaurazione di comportamenti alimentari compulsivi e promuovere lo sviluppo dell’obesità.