Le persone che fanno il turno di notte o lavorano a orari irregolari e mangiano a orari irregolari sono più inclini all’aumento di peso e al diabete, probabilmente a causa di abitudini alimentari che non si allineano con la luce naturale e gli orari abituali dei pasti. Ma è possibile evitare gli effetti negativi del mangiare a questi orari “insoliti”, anche se non è biologicamente preferibile? Un nuovo studio della Perelman School of Medicine dell’Università della Pennsylvania afferma di sì, facendo luce su come il corpo sa quando mangiare. Pubblicato su Science, lo studio spiega come i ricercatori abbiano scoperto un legame tra l’orologio interno del fegato e i centri di alimentazione del cervello.

Influenzare il percorso di comunicazione tra il fegato e il cervello è un approccio promettente per la gestione del peso nei soggetti con un ritmo circadiano alterato

La ricerca del team ha dimostrato che il fegato invia segnali al cervello attraverso il nervo vago che indicano al cervello se il cibo viene mangiato in un momento che corrisponde al ritmo circadiano del corpo. Questi segnali possono essere disturbati da orari di lavoro insoliti. Il cervello allora compensa in modo eccessivo, portando a mangiare troppo nei momenti sbagliati. “Sia i topi che gli esseri umani mangiano tipicamente nei momenti in cui sono svegli e vigili, e questo ciclo fornisce un feedback dal fegato all’orologio centrale del cervello, che assicura il buon funzionamento del sistema”, ha detto l’autore senior dello studio, Mitchell Lazar, MD, PhD, direttore dell’Istituto per il Diabete, l’Obesità e il Metabolismo della Penn Medicine e professore Ware di Diabete e Malattie Metaboliche. Questo feedback avviene tramite una connessione neurale dal fegato al cervello.

In particolare, i ricercatori si sono concentrati sui geni chiamati REV-ERB nelle cellule epatiche dei topi. Le REV-ERB sono importanti proteine che regolano il ritmo circadiano dell’organismo. Il ritmo circadiano dell’organismo è un ciclo interno di 24 ore che regola varie attività, tra cui i cicli sonno-veglia, la secrezione ormonale e le abitudini alimentari. Quando questi geni REV-ERB sono stati disattivati nei topi, dando al fegato un orologio difettoso, le abitudini alimentari sono cambiate drasticamente, con un consumo maggiore di cibo in orari meno attivi. Gli effetti erano reversibili. L’interruzione della connessione neurale nei topi obesi ha ripristinato le normali abitudini alimentari e ridotto l’assunzione di cibo. Secondo i ricercatori, ciò suggerisce che la manipolazione mirata di questa via di comunicazione tra il fegato e il cervello potrebbe essere un approccio promettente per la gestione del peso nei soggetti con un ritmo circadiano alterato.

Il team di ricerca ipotizza che, agendo su alcune parti del nervo vago, si potrebbero aiutare le persone che fanno i turni di notte o che soffrono di jet lag, combattendo la sovralimentazione causata dall’alterazione dell’orologio corporeo. Questi risultati aprono la strada a future terapie in grado di indirizzare specifiche vie neurali per aiutare le persone che lottano contro i disturbi metabolici causati da orari irregolari dei pasti. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sul tipo di segnali chimici che il fegato invia al nervo vago per capire come il fegato influenzi il cervello e l’organismo attraverso questa comunicazione.

Più di 3.000 interruttori epigenetici controllano i cicli giornalieri del fegato

Ma come viene controllata esattamente l’attività del fegato? Gli scienziati del Salk Institute hanno identificato gli specifici interruttori genetici che sincronizzano l’attività epatica con il ciclo circadiano. Le loro scoperte forniscono ulteriori informazioni sui meccanismi che stanno alla base di condizioni pericolose per la salute, come la glicemia e i livelli elevati di colesterolo. “Sappiamo che i geni nel fegato si accendono e si spengono in diversi momenti della giornata e sono coinvolti nella metabolizzazione di sostanze come i grassi e il colesterolo”, ha detto Satchidananda Panda, autore co-corrispondente dell’articolo e professore associato del Salk’s Laboratory for Regulatory Biology. Per capire cosa accende o spegne questi geni, i ricercatori dovevano trovare gli interruttori.

Con grande sorpresa, hanno scoperto che tra questi interruttori c’era la cromatina, il complesso proteico che impacchetta strettamente il DNA nel nucleo della cellula. Sebbene la cromatina sia ben nota per il suo ruolo nel controllo dei geni, in precedenza non si sospettava che fosse influenzata dai cicli circadiani. Nell’ultimo decennio, gli scienziati hanno iniziato a conoscere meglio la relazione tra cicli circadiani e metabolismo. I cicli circadiani interessano quasi tutti gli organismi viventi, tra cui piante, batteri, insetti ed esseri umani. Nell’uomo e in altri vertebrati, una struttura cerebrale chiamata nucleo soprachiasmatico controlla le risposte circadiane. Ma ci sono anche orologi in tutto il corpo, compresi i nostri organi interni, che indicano ad alcuni geni quando produrre le proteine di base che consentono le funzioni fondamentali del nostro corpo, come la produzione di glucosio per l’energia.

Nel fegato, i geni che controllano il metabolismo dei grassi e del colesterolo si accendono e si spengono in sincronia con questi orologi. Tuttavia, i geni non si accendono e si spengono da soli. La loro attività è regolata dall'”epigenoma”, un insieme di molecole che segnalano ai geni quante proteine devono produrre e, cosa più importante dal punto di vista circadiano, quando produrle. Nel fegato dei topi sono stati scoperti più di 3.000 elementi epigenomici che regolano i cicli circadiani di 14.492 geni. Confrontando il genoma del topo con quello umano, hanno trovato molti degli stessi geni. Questo ha portato i ricercatori un passo più vicino alla comprensione del meccanismo di regolazione dei geni.