I neuroscienziati della Scripps Research hanno identificato i circuiti cerebrali che spingono i mammiferi a mangiare di più quando sono esposti a basse temperature.
I mammiferi bruciano automaticamente più energia per mantenere la normale temperatura corporea quando esposti al freddo. Questo aumento del dispendio energetico attivato dal freddo innesca un aumento dell’appetito e dell’alimentazione, sebbene il meccanismo specifico che lo controlla fosse sconosciuto. Nel nuovo studio, riportato il 16 agosto 2023, in Natura, i ricercatori hanno identificato un gruppo di neuroni che funzionano come un “interruttore” per questo comportamento di ricerca di cibo correlato al freddo nei topi. La scoperta potrebbe portare a potenziali terapie per la salute metabolica e la perdita di peso.
“Questo è un meccanismo di adattamento fondamentale nei mammiferi e prenderlo di mira con trattamenti futuri potrebbe consentire il miglioramento dei benefici metabolici del freddo o di altre forme di combustione dei grassi”, afferma l’autore senior dello studio Li Ye, PhD, professore associato e cattedra di Abide-Vividion in Chimica e Biologia Chimica presso Scripps Research.
Il primo autore dello studio è stato Neeraj Lal, PhD, associato di ricerca post-dottorato di Ye Lab.
Poiché l’esposizione al freddo porta a una maggiore combustione di energia per stare al caldo, l’immersione in acqua fredda e altre forme di “terapia del freddo” sono state esplorate come metodi per perdere peso e migliorare la salute metabolica. Uno svantaggio delle terapie del freddo è che le risposte evolute degli esseri umani al freddo non sono progettate per causare la perdita di peso (un effetto che avrebbe potuto essere fatale durante i frequenti periodi di scarsità di cibo nei tempi premoderni). Il freddo, come la dieta e l’esercizio fisico, aumenta l’appetito per contrastare qualsiasi effetto di perdita di peso. Nello studio, Ye e il suo team hanno cercato di identificare i circuiti cerebrali che mediano questo aumento dell’appetito indotto dal freddo.
Una delle loro prime osservazioni è stata che, con l’inizio delle basse temperature (da 73F a 39F), i topi aumentano la loro ricerca di cibo solo dopo un ritardo di circa sei ore, suggerendo che questo cambiamento comportamentale non è semplicemente un risultato diretto del rilevamento del freddo.
Usando tecniche chiamate “whole-brain clearing” e “light sheet microscopy”, i ricercatori hanno confrontato l’attività dei neuroni attraverso il cervello durante le condizioni fredde rispetto a quelle calde. Presto hanno fatto un’osservazione chiave: mentre la maggior parte dell’attività neuronale nel cervello era molto più bassa nella condizione fredda, porzioni di una regione chiamata talamo mostravano un’attivazione più elevata.
Alla fine, il team si è concentrato su uno specifico gruppo di neuroni chiamato nucleo xifoideo del talamo mediano, dimostrando che l’attività in questi neuroni aumentava in condizioni di freddo poco prima che i topi si svegliassero dal loro torpore indotto dal freddo per cercare cibo. Quando era disponibile meno cibo all’inizio della condizione di freddo, l’aumento dell’attività nel nucleo xifoideo era ancora maggiore, suggerendo che questi neuroni rispondono a un deficit energetico indotto dal freddo piuttosto che al freddo stesso.
Quando i ricercatori hanno attivato artificialmente questi neuroni, i topi hanno aumentato la loro ricerca di cibo, ma non altre attività. Allo stesso modo, quando il team ha inibito l’attività di questi neuroni, i topi hanno diminuito la loro ricerca di cibo. Questi effetti sono apparsi solo in condizioni di freddo, il che implica che le basse temperature forniscono un segnale separato che deve essere presente anche perché si verifichino cambiamenti dell’appetito.
In un’ultima serie di esperimenti, il team ha dimostrato che questi neuroni del nucleo xifoideo proiettano verso una regione del cervello chiamata nucleus accumbens, un’area nota da tempo per il suo ruolo nell’integrare i segnali di ricompensa e avversione per guidare il comportamento, compreso il comportamento alimentare.
In definitiva, questi risultati possono avere rilevanza clinica, dice Ye, poiché suggeriscono la possibilità di bloccare il consueto aumento dell’appetito indotto dal freddo, consentendo regimi di esposizione al freddo relativamente semplici per guidare la perdita di peso in modo molto più efficiente.
“Uno dei nostri obiettivi chiave ora è capire come disaccoppiare l’aumento dell’appetito dall’aumento del dispendio energetico”, afferma. “Vogliamo anche scoprire se questo meccanismo di aumento dell’appetito indotto dal freddo fa parte di un meccanismo più ampio che il corpo utilizza per compensare il dispendio energetico extra, ad esempio dopo l’esercizio”.
“Il nucleo xifoideo del talamo della linea mediana controlla la ricerca di cibo indotta dal freddo” è stato coautore di Neeraj Lal, Samarth Aggarwal, Alan Zhang, Kristina Wang, Tianbo Qi, Zhengyuan Pang, Dong Yang, Victoria Nudell e Li Ye, tutti di Scripps Ricerca; Phuong Le e Gene Yeo dell’Università della California — San Diego; e Alexander Banks del Beth Israel Deaconess Medical Center.
Il finanziamento è stato fornito dal National Institutes of Health (DP2DK128800, DK114165, DK124731, DK134609, MH132570), dalla Dana Foundation, dalla Whitehall Foundation, dalla Baxter Foundation e dalla Abide-Vividion Endowment.
Il presente articolo è basato sui contenuti di Sciencedaily.com
