Effetti del fruttosio e del glucosio sui centri encefalici di regolazione della fame e della sazietà
Alcuni autori postulano che l’incremento della prevalenza dell’obesità possa essere sostenuto anche dalla produzione da parte dell’industria alimentare (e dal conseguente aumento di consumo) del fruttosio in sostituzione del glucosio come dolcificante per alimenti e bevande. Il glucosio ed il fruttosio sono entrambi monosaccaridi, ma il fruttosio è più dolce, pertanto può essere utilizzato in quantità inferiori per ottenere lo stesso effetto del glucosio, circostanza che lo rende preferibile anche dall’industria alimentare.
Glucosio e fruttosio sono due monosaccaridi vengono metabolizzati in modo diverso: al contrario del glucosio, il fruttosio stimola meno la produzione di insulina, un ormone noto per i suoi effetti anoressizzanti a livello del sistema nervoso centrale (SNC). Inoltre, sempre rispetto al glucosio, il fruttosio determina un più modesto effetto dell’ormone GLP-1 (glucagon-like polypeptide 1), ormone anoressizzante, mentre non riduce i livelli di grelina, ormone oressizzante. Pertanto l’ingestione del fruttosio determina una riduzione dell’effetto di sazietà rispetto al glucosio.
Come noto, gli effetti oressizzanti ed anoressizzanti svolti degli ormoni prodotti dall’organo adiposo e dal sistema gastrointestinale vengono modulati a livello del SNC da una rete di trasduzione allocata principalmente in specifici nuclei ipotalamici.
Nei roditori l’infusione intraipotalamica di fruttosio determina incremento dell’introito alimentare, mentre l’infusione di glucosio determina riduzione dell’introito alimentare; non è noto se lo stesso effetto possa essere trasposto all’uomo. Grazie all’uso delle nuove tecnologie di risonanza magnetica funzionale (fMRI) è oggi tuttavia possibile condurre esperimenti non invasivi su volontari. E’ stato ad esempio già osservato che l’ingestione di glucosio determina una riduzione dell’attività ipotalamica, ma resta da chiarire il ruolo dell’ingestione di fruttosio sul circuito della sazietà a livello ipotalamico ed, eventualmente, extraipotalamico.
Queste osservazioni hanno spinto un gruppo di ricercatori della Yale Univesity a condurre un esperimento sull’attivazione di specifiche aree encefaliche in un gruppo di 20 volontari sani, 10 maschi e 10 femmine di età media 31 anni. Ai volontari sono state somministrate bevande dolcificate con glucosio e con fruttosio e sono stati sottoposti a due risonanze magnetiche, durante le quali, ad intervalli di 10 minuti, sono stati effettuati prelievi ematici per la misurazione di glucemia, lattato, insulina, leptiina, grelina peptide YY, GLP-1 e dopo 15, 25 e 65 minuti per la misurazione del fruttosio. Il principale outcome dello studio è stato il flusso ematico cerebrale rilevato a livello ipotalamico dalla risonanza magnetica dopo ingestione di fruttosio e glucosio.
I ricercatori hanno innanzitutto verificato che, a livello basale (cioè prima dell’assunzione della bevanda), il flusso ematico cerebrale intraipotalamico fosse uguale nei volontari. Successivamente hanno potuto osservare che, dopo 15 minuti dall’assunzione delle due bevande, la risposta ipotalamica cambiava marcatamente: il glucosio riduce marcatamente il flusso ematico intraipotalamico entro 15 minuti dall’assunzione, mentre il fruttosio non mostra lo stesso effetto.
Sono state studiate poi attivazioni funzionali di diverse aree cerebrali; il fruttosio, al contrario del glucosio, non è in grado di determinare una disattivazione del corpo striato, un centro coinvolto nei meccanismi di sazietà (la disattivazione dello striato si osserva infatti quando individui inizialmente affamati raggiungono la sazietà). Inoltre l’ingestione di fruttosio riduce l’attivazione dell’ippocampo, che influenza le risposte emotive all’assunzione di cibo (studi su roditori ne hanno messo in luce il ruolo di quest’area nei comportamenti di inibizione dell’appetito).
Le regioni del cervello con una risposta di segnale MRI temporalmente e quindi funzionalmente correlato con la risposta ipotalamica alla ingestione di glucosio sono state il talamo, il caudato ed il putamen, mentre l’ingestione di fruttosio ha provocato solo un aumento della connettività tra l’ipotalamo e talamo, ma non il corpo striato. Questi risultati suggeriscono che l’ingestione di glucosio, ma non di fruttosio, avvia una risposta coordinata tra i vari nuclei encefalici che regolano il comportamento alimentare ed in definitiva l’omeostasi energetica.
Anche i livelli ematici di alcuni substrati ed ormoni mostrano differenze dopo l’assunzione delle due bevande, con un incremento significativamente più elevato di glucosio, insulina e GLP-1 dopo assunzione di glucosio rispetto al fruttosio ed incremento significativamente più elevato di fruttosio, lattato, peptide YY dopo ingestione di fruttosio rispetto al glucosio. Grelina e leptina non mostravano differenze significative.
Pur con le limitazioni del caso (la risonanza magnetica funzionale consente di valutare cambiamenti nell’attività neuronale presupposti sulla base del flusso ematico e dell’ossigenazione ma non è un una misurazione diretta dell’attività neuronale) questo studio suggerisce che l’ingestione del glucosio, ma non di fruttosio, determina l’attivazione dei centri ipotalamici che regolano il senso di appagamento e sazietà.
Bigliografia:
Kathleen A. Page et al. Effects of Fructose vs Glucose on Regional Cerebral Blood Flow in Brain Regions Involved With Appetite and Reward Pathways. JAMA 2013;309:63-70