I ricercatori dell'Università dell'Illinois hanno scoperto che i prebiotici negli alimenti per lattanti potrebbero migliorare l'apprendimento e la memoria e alterare la chimica del cervello. Credito:Lauren D. Quinn, Università dell'Illinois
Quasi tutti gli americani che sono diventati genitori nell'ultimo decennio hanno sentito lo slogan "il latte materno è il migliore" ed è stato probabilmente incoraggiato a offrire latte materno ai neonati. Il latte materno contiene, tra l'altro, fonti naturali di prebiotici:piccole molecole di fibre indigeribili che favoriscono la crescita di batteri buoni nell'intestino del bambino. Eppure per molte famiglie l'allattamento al seno è difficile o impossibile. Fortunatamente, i moderni alimenti per l'infanzia si stanno avvicinando alla realtà con l'aiuto dei ricercatori dell'Università dell'Illinois.
In un recente studio del Piglet Nutrition and Cognition Lab presso la U of I, gli scienziati hanno lavorato con i maialini per dimostrare che i prebiotici inclusi negli alimenti per lattanti possono migliorare la memoria e il comportamento esplorativo.
"Quando forniamo prebiotici in formula, i nostri risultati confermano che non solo possiamo giovare alla salute dell'intestino, che è noto, ma possiamo anche influenzare lo sviluppo del cervello", afferma Ryan Dilger, professore associato presso il Dipartimento di scienze animali, divisione di scienze nutrizionali e il programma di neuroscienze presso la U of I. "Possiamo effettivamente cambiare il modo in cui i suinetti imparano e ricordano influenzando i batteri nel colon".
I maialini sono ampiamente considerati un modello più informativo per i bambini umani rispetto a topi e ratti; i loro sistemi digestivi, le risposte comportamentali e lo sviluppo del cervello sono notevolmente simili ai bambini umani. Pertanto, i ricercatori si rivolgono sempre più ai suinetti per testare ipotesi negli studi preclinici relativi alla salute umana, in particolare nel contesto dei microbi intestinali e dello sviluppo del cervello.
"Non c'è stato molto lavoro sull'asse intestino-cervello negli esseri umani, ma molto lavoro sui roditori sta mostrando queste connessioni. Questo è portarlo a un modello animale che è molto più vicino ai bambini umani e chiedersi se quella connessione esiste ancora e se possiamo svelare i possibili meccanismi", afferma Stephen Fleming, autore principale dello studio e studente di dottorato nel programma di neuroscienze a U di I.
All'inizio del 2016, Dilger e i suoi colleghi hanno lavorato con i suinetti per dimostrare che una combinazione di componenti di formula innovativi, inclusi i prebiotici, può svolgere un ruolo nello sviluppo e nel comportamento del cervello. Nel loro nuovo studio, il team si è concentrato esclusivamente sugli effetti dei prebiotici.
A partire dal secondo giorno di vita, ai suinetti è stato somministrato un latte artificiale a base di latte vaccino integrato con polidestrosio (PDX), un carboidrato sintetico con attività prebiotica, e galattooligosaccaride (GOS), un prebiotico naturale. Quando i maialini avevano 25 giorni, Fleming li sottopose a diversi test di apprendimento, memoria e stress. Dopo 33 giorni, sono stati raccolti sangue, cervello e tessuti intestinali per l'analisi.
Il test per l'apprendimento e la memoria ha dato ai maialini la possibilità di giocare con i giocattoli per cani:uno che avevano già visto e un giocattolo nuovo di zecca. Se trascorrevano più tempo con il nuovo giocattolo, era un'indicazione che il maialino lo riconosceva come nuovo e lo preferiva. Questo test di "riconoscimento di nuovi oggetti" migliora i classici test del labirinto comunemente usati negli studi sui roditori.
“Se stai cercando di testare la memoria, questo test è più vicino a quello che faremmo con un bambino. Dopotutto, generalmente non addestriamo i bambini nei labirinti", afferma Fleming. "Sappiamo da ricerche precedenti che questo test funziona per i maiali, ma questo è il primo esempio pubblicato di utilizzo in un contesto nutrizionale."
I maiali alimentati con PDX e GOS hanno trascorso più tempo a giocare con nuovi oggetti rispetto ai maiali che non hanno ricevuto gli integratori prebiotici. La preferenza per oggetti nuovi, indice di curiosità naturale, è un segno di un sano sviluppo cerebrale e indica uno sviluppo positivo dell'apprendimento e della memoria.
Quando i prebiotici funzionano come dovrebbero, i batteri buoni aumentano in abbondanza. Un modo per dirlo è guardare i prodotti finali metabolici – gli acidi grassi volatili (VFA) – escreti dai batteri durante la digestione delle fibre prebiotiche.
“Gli acidi grassi volatili sono un indicatore globale del fatto che i prebiotici abbiano avuto un effetto sulla popolazione complessiva di batteri. Ad esempio, potremmo voler vedere un aumento di Lactobacillus e altri batteri benefici che producono butirrato", spiega Dilger. Le concentrazioni di acidi grassi volatili (VFA) nel colon, nel sangue e nel cervello sono state modificate nei suini trattati con PDX e GOS rispetto ai suini di controllo.
Prove recenti suggeriscono che i VFA batterici potrebbero entrare nel sangue e raggiungere il cervello, dove potrebbero potenzialmente influenzare l'umore e il comportamento.
“Abbiamo scoperto che sì, i VFA vengono assorbiti nel sangue dei suini che sono stati alimentati con PDX/GOS. E sì, entrano nel cervello", spiega Fleming. "Ma quando abbiamo esaminato la relazione tra questi VFA ei risultati dei nostri test comportamentali, non sembrava esserci una connessione chiara."
Un'altra sorpresa è stata una diminuzione della serotonina nel cervello dei maiali nutriti con il prebiotico. "Quando senti meno serotonina, c'è una reazione immediata per dire:'Beh, non va bene'", dice Fleming. Non necessariamente; quei maiali non hanno mostrato una maggiore ansia rispetto ai suini di controllo durante uno stress test o prestazioni inferiori quando sono stati sottoposti a un test di apprendimento e memoria. I ricercatori ipotizzano che i prebiotici possano alterare i livelli di triptofano, il precursore dell'amminoacido della serotonina, ma è troppo presto per dirlo.
Sebbene sia necessario ulteriore lavoro per affrontare le questioni rimanenti, lo studio si aggiunge al crescente corpo di ricerca suggerendo un legame forte e potenzialmente modificabile tra l'intestino e il cervello:un legame che i produttori di alimenti per lattanti dovrebbero considerare fortemente.
“Ci sono tanti modi in cui possiamo alterare la composizione del microbiota e possono avere benefici molto forti. La promozione di una buona "salute dell'intestino" rimane un punto focale nel campo della nutrizione", afferma Dilger.
Pubblicazione:Stephen A. Fleming, et al., "Il polidestrosio e il galattooligosaccaride dietetici aumentano il comportamento esplorativo, migliorano la memoria di riconoscimento e alterano la neurochimica nel giovane maiale", Neuroscienze nutrizionali, 2017; doi:10.1080/1028415X.2017.1415280
