Dagli studi di genetica per arrivare a sviluppare diete personalizzate con effetti preventivi e terapeutici sulle malattie epatiche e renali, a quelli sui nutrienti “amici” del bambino, determinanti per lo sviluppo prenatale (del feto) e post-natale; dalle ricerche sui nutrienti che rallentano i naturali processi dell’invecchiamento, a quelle sugli effetti dannosi di diete troppo ricche di zuccheri o di grassi sul cervello.
 
Sono solo alcune delle attività - svolte o in cantiere – nell’ambito della nutrizione umana messe in vetrina in occasione della V edizione della “Giornata per la Ricerca” della Facoltà di Medicina e Chirurgia dell’Università Cattolica e della Fondazione Policlinico A. Gemelli. Tema della Giornata è anche quest’anno “Il ruolo della Nutrizione nella salute, dalla prevenzione alla cura”.  
Le ricerche, presentate da otto giovani ricercatori in rappresentanza degli oltre 700 attivi presso  Università  Cattolica e Policlinico Gemelli, abbracciano 4 macro-aree relative al tema della nutrizione.
 
Nutrizione e funzioni di organi quali fegato e reni
Studi di genetica per arrivare a diete personalizzate anti-calcoli renali e per difendere la salute epatica, ricerche per comprendere quali sono i nutrienti amici, e quali i nemici, di due organi fondamentali per l’organismo umano quali sono reni e fegato. Sono le principali novità in scena in questa area della ricerca su nutrizione e salute. La grande disponibilità di cibo e le variazioni dello stile di vita e del comportamento alimentare hanno contribuito ad aumentare il riscontro di alterazioni a carico dei reni e del fegato, che sono i principali ‘filtri’ dell’organismo. Nelle persone che si sottopongono a ecografia sempre più frequentemente viene documentata la presenza di  ‘fegato grasso’ e di ‘calcolosi renale’, condizioni apparentemente benigne ma che in realtà possono rappresentare indicatori di un futuro danno d’organo.
 
“Il fegato grasso”, spiega il dottor Luca Miele, ”è la prima e immediata conseguenza di uno stile di vita scorretto e di una alimentazione poco equilibrata. Le alterazioni di quantità e di qualità degli alimenti che ingeriamo favoriscono, in alcuni casi, l’accumulo di grasso all’interno delle cellule del fegato. Questa condizione, comune anche a chi consuma alcolici in quantità eccessive, favorisce l’insorgenza di patologie più gravi come la steatoepatite (ovvero l’infiammazione), la cirrosi e il tumore del fegato (epatocarcinoma). La presenza del diabete, dell’obesità e/o delle dislipidemie (elevate concentrazioni di grassi nel sangue) o altre sostanze sono le condizioni che facilitano l’accumulo del grasso nel fegato, che spesso rappresenta il primo campanello di allarme per il rischio cardiometabolico (infarto e diabete)”.
 
Le ricerche svolte presso l’Università Cattolica e il Policlinico A. Gemelli hanno contribuito a comprendere i meccanismi di progressione del danno epatico e le interazioni tra nutrizione e fisiopatologia del diabete e della sindrome metabolica. “I dati dei nostri studi”, prosegue Miele, “hanno contribuito a comprendere come l’accumulo di grasso nel fegato rappresenti una importante spia dello stato di salute dell’organismo. Abbiamo documentato che il fegato grasso si può associare a condizioni apparentemente distanti tra loro, per esempio a una maggiore severità clinica della psoriasi, alla maggiore frequenza di ovaio policistico nelle donne e a un maggior rischio di eventi cardiovascolari che spesso viene osservato”.
Gli studi dei ricercatori della Cattolica e del Gemelli hanno inoltre dimostrato come gli alimenti possano interagire direttamente con il microbiota (l’insieme di microrganismi che si trovano nel tubo digerente) intestinale che a sua volta interagisce con il fegato. Infine, spiega il dr Miele, “abbiamo documentato che esiste una interazione tra geni e alimenti e che alcune persone, per motivi genetici, hanno una predisposizione al danno epatico. Tali dati ci consentiranno in futuro di ottimizzare i test diagnostici e gli approcci terapeutici al fine di utilizzare in modo appropriato le risorse sanitarie”. Tutto ciò contribuirà sempre più a personalizzare le terapie.
 
“La calcolosi renale è una condizione molto comune, la cui frequenza sta aumentando in diverse aree del mondo”, afferma il dottor Pietro Manuel Ferraro, nefrologo. “In Italia, secondo uno studio epidemiologico che abbiamo condotto di recente, la calcolosi interesserebbe circa una persona su undici. Chi ne soffre non deve fronteggiare ‘soltanto’ dolorosi episodi di coliche, spesso ripetuti nel tempo: da studi epidemiologici, cui ha contribuito anche il nostro gruppo di ricerca, si profila infatti un ruolo della calcolosi nello sviluppo di condizioni come insufficienza renale cronica(la progressiva perdita di funzione dei reni fino alla necessità - in alcuni casi - della dialisi), osteoporosi (riduzione della compattezza dell’osso che aumenta il rischio di fratture) e persino infarto miocardico”. 
 
La nutrizione ha un ruolo centrale nel proteggere dalla formazione dei calcoli renali, o viceversa nel favorirla. “Una nostra ricerca epidemiologica”, prosegue Ferraro, “condotta su una popolazione di circa 200.000 persone, ci ha infatti consentito di stimare come oltre la metà dei casi di calcolosi sia causata da abitudini nutrizionali scorrette e possa pertanto essere prevenuta, modificando adeguatamente queste ultime”. Sia un eccessivo introito calorico che un’alimentazione sbilanciata a favore di alcuni cibi (primi tra tutti quelli ricchi in proteine) causano modifiche della composizione delle urine che possono favorire la formazione di calcoli. Anche il tipo di bevande ha un ruolo.
 
Per esempio, aggiunge Ferraro, “una nostra ricerca sul rischio di calcolosi legato all’assunzione di alcune di esse ha messo in luce come un eccesso di bevande zuccherate possa essere nocivo, mentre l’assunzione di caffè, tè, succhi di frutta (in particolare il succo di arancia) e - in dosi moderate - vino e birra sia protettivo. Un altro elemento potenzialmente importante, che stiamo studiando, riguarda il ruolo di fonti di proteine, frutta e verdura e la loro interrelazione. In particolare, le nostre ricerche si sono focalizzate sul carico di acidi o di basi che viene generato da una dieta ricca in proteine animali o in frutta e verdura; i primi risultati ci fanno pensare che un eccesso di proteine animali sia potenzialmente dannoso, al contrario di un apporto equilibrato e accompagnato da una adeguata quantità di vegetali”.
 
Studi futuri dovranno consentire di ottimizzare e personalizzare l’approccio nutrizionale alle persone con calcoli renali, studiandone non solo le abitudini alimentari, ma anche la composizione urinaria e magari la predisposizione genetica. “Abbiamo in programma di analizzare i dati di oltre 6.000 persone, con e senza calcolosi renale”, anticipa Ferraro, “di cui conosciamo sia le abitudini alimentari sia il profilo genetico, con l'obiettivo di capire se la predisposizione genetica influenzi la relazione tra dieta e rischio di formare (o riformare) calcoli. È comunque già da adesso possibile - e anzi auspicabile - un approccio personalizzato alla gestione nutrizionale della calcolosi, che passa per un accurato studio delle abitudini alimentari e di altri fattori di rischio. L’obiettivo è dunque arrivare a ‘diete anti-calcoli’ personalizzate, ‘ritagliate’ sulla singola persona e sulle sue abitudini ed esigenze”.
 
Nutrizione in gravidanza e durante lo sviluppo
La nutrizione gioca un ruolo importantissimo anche nello sviluppo fetale e del bambino, quindi “problemi nutrizionali possono essere associati a difetti congeniti e patologie pediatriche”, spiegano le dottoresse Wanda Lattanzi, ricercatore, e Valentina Giorgio, Dirigente medico. “La qualità e la quantità dei nutrienti, quali per esempio le vitamine, come l’acido folico, ma anche gli zuccheri, e soprattutto il loro bilanciamento nella dieta, hanno un impatto enorme sul paziente pediatrico, essendo in grado di modificarne lo sviluppo prenatale e post-natale”.
 
Sono pertanto numerose le attività di ricerca che su questo tema vengono svolte presso la Facoltà di Medicina della Cattolica e il Policlinico Gemelli, con una forte integrazione dei tre ambiti di ricerca di base, traslazionale e clinica, integrazione resa possibile grazie all’approccio multidisciplinare delle ricerche.
 
In particolare, spiegano, “la ricerca di base attiva in questo ambito sta consentendo di studiare le caratteristiche fisico-chimiche dei nutrienti e i loro meccanismi di azione sulle cellule e sul DNA, per capire come agiscono sullo sviluppo del feto”.
 
La ricerca traslazionale studia come i fattori nutrizionali possano agire sullo sviluppo del feto e del bambino, portando a malformazioni congenite e disturbi della crescita. Per esempio, la carenza di acido folico nella dieta durante le prime fasi della gravidanza e nel periodo immediatamente precedente al suo inizio, è associata allo sviluppo di spina bifida nel nascituro. Inoltre, se un corretto apporto di vitamine A, D, E, K è necessario per l’adeguato sviluppo del feto, dosi eccessive di vitamina A possono avere effetti teratogeni (cioè indurre malformazioni). Invece, un inappropriato apporto di vitamina D nelle prime fasi di vita dopo la nascita ostacola il corretto sviluppo dello scheletro. Sta inoltre emergendo negli ultimi anni il ruolo che la nutrizione può esercitare sul DNA, modificandone le caratteristiche chimiche.

Infine, la ricerca clinica applicata valuta lo stato di salute dei pazienti pediatrici affetti da patologie congenite, ottimizzandone la dieta per ridurre le patologie associate e per migliorarne la crescita.
 
In pazienti pediatrici con difetti congeniti alimentarsi è spesso un processo gravato da numerose difficoltà. Alcuni bambini possono non essere in grado di compiere in maniera completa la deglutizione, per cui si individuano strategie alternative  di somministrazione degli alimenti utilizzando per esempio dispositivi gastrici o digiunali. Invece, spiegano le ricercatrici “in altri bambini con patologie genetiche abbiamo imparato che il metabolismo basale è accelerato, e per evitare che incorrano in quadri clinici di magrezza estrema e malnutrizione, forniamo schemi dietetici con apporti calorici giornalieri modellati sulla tipologia di difetto genetico”. Questo progetto si svolge presso il Centro di malattie rare e difetti congeniti del Policlinico Gemelli e ha interessato soprattutto bambini affetti da sindrome di Costello e sindrome Cardiofaciocutanea.
 
“Sono infatti diverse le patologie congenite e pediatriche per le quali il nostro centro rappresenta un riferimento nazionale e internazionale”, affermano le dottoresse Giorgio e Lattanzi, “tra le quali ricordiamo le malformazioni cranio-faciali (come le craniosinostosi), i difetti di chiusura del tubo neurale (la spina bifida), le patologie neurologiche su base genetica (le atrofie muscolari spinali, le malattie rare, i disturbi cognitivi), e numerose altre patologie pediatriche. In tutti questi casi, modificazioni, in eccesso o in difetto, del bilancio nutrizionale possono rappresentare sia fattori di rischio, che fattori protettivi”.

Sono poi numerosi i progetti di ricerca in corso nell’ambito di collaborazioni multicentriche internazionali, condotti dai diversi gruppi attivi presso l’Università Cattolica e il Policlinico A. Gemelli. Per esempio, il Gemelli rappresenta il referente italiano nell’ambito di un vasto consorzio internazionale (che include oltre 20 centri in tutto il mondo), finanziato dal National Institutes of Health, la principale istituzione internazionale dedicata alla ricerca biomedica. Lo studio condotto da questo gruppo internazionale analizza il ruolo di geni, farmaci, nutrienti e altri fattori ambientali nella craniosinostosi, una malformazione del cranio relativamente frequente nella nostra popolazione, legata alla prematura chiusura delle suture e fontanelle del cranio nel neonato. Questo studio ha consentito finora di reclutare un ampio campione di pazienti italiani che vengono ricoverati e operati nel centro del Policlinico. I primi risultati dello studio saranno disponibili alla fine del 2019.
 
“Stiamo studiando anche le caratteristiche dell’alimentazione di un gruppo di bambini con difetti del tubo neurale afferenti al Centro Spina Bifida del Gemelli”, proseguono Lattanzi e Giorgio. “Ci aspettiamo di caratterizzare l’alimentazione tipica di questo gruppo di bambini, spesso non deambulanti,  per comprenderne l’introito calorico giornaliero e la spesa energetica al fine di mettere in atto delle misure personalizzate per la prevenzione dell'obesità”.
 
Naturalmente non si fa esclusivamente ricerca in ambito nutrizionale: vi sono molti servizi di assistenza clinica attivi presso il Gemelli dedicati alla valutazione nutrizionale dei piccoli pazienti: dall’ambulatorio di pediatria dedicato ai neonati sani, all’ambulatorio, ai servizi di Day Hospital e di degenza ordinaria medico-chirurgica per i bambini affetti da patologie congenite, malattie rare o altre patologie acute e croniche.
 
Nutrizione e fragilità
Nei cibi si trovano alcuni dei più importanti segreti per vivere a lungo e bene. Capire quali siano i nutrienti che rallentano i naturali processi dell’invecchiamento è un obiettivo fondamentale su cui diverse linee di ricerca dell’Università Cattolica e del Policlinico A. Gemelli sono fortemente impegnate.
 
Negli anni si è assistito a un notevole aumento dell’aspettativa di vita che ha portato a un incremento della percentuale di anziani in tutto il mondo occidentale, in particolar modo in Italia. Ciò ha conseguenze soprattutto se si tiene conto che una buona parte degli ultra sessantacinquenni presenta una o più patologie. Oggi uno degli obiettivi della medicina deve essere di affiancare all’aumento della speranza di vita, anche quello di una vita priva di malattie di rilievo e invalidanti. È importante quindi associare a un approccio classico di prevenzione e cura delle malattie grazie a vaccini, stili di vita corretti, terapie farmacologiche e chirurgiche, un approccio di tipo preventivo che permetta di rallentare o prevenire i processi fisiologici e patologici della senescenza. L’invecchiamento è spesso associato a un aumento della fragilità che corrisponde a uno stato di maggiore “vulnerabilità” intesa come una ridotta capacità di reagire a eventi stressanti.
 
La fragilità è associata a un aumento di eventi avversi tra cui cadute, ospedalizzazione e disabilità. Tra i diversi fattori che contribuiscono all’insorgenza delle condizioni di fragilità, la sarcopenia, definita come la perdita di massa e funzionalità muscolare (per esempio la forza per alzarsi da una sedia senza dover spingere con le mani sulle ginocchia), rappresenta un elemento determinante.Studi svolti presso L’Università Cattolica e il Gemelli dimostrano che la sarcopenia è una condizione molto comune che interessa il 20-30% degli anziani in ospedale, il 10-20% di quelli al domicilio e il 30-40% di quelli ‘istituzionalizzati’. 
 
La nutrizione rappresenta uno degli interventi più importanti nel contrastare la sarcopenia, in particolare attraverso l’introduzione nella dieta di apporti nutrizionali mirati. Non a caso la nutrizione, e in particolare un adeguato apporto energetico e proteico giornaliero, è alla base dell’intervento del progetto europeo SPRINTT avviato nel 2014 (Sarcopenia and Physical frailty in older people: multi-componenT Treatment strategies), coordinato dall’Istituto di Medicina Interna e Geriatria dell’Università Cattolica finalizzato a testare nuove strategie terapeutiche per contrastare la fragilità fisica. Tale studio rappresenta un progetto multicentrico finanziato dalla Commissione Europea nel contesto del bando Innovative Medicine Initiative (IMI). Ricerche condotte presso l’Università Cattolica e la Fondazione Policlinico A. Gemelli  sono mirate allo studio dei meccanismi attraverso i quali specifici aminoacidi (i mattoni delle proteine) e vitamine regolano i processi di rigenerazione, sintesi/degradazione proteica e infiammazione, in modelli sperimentali.

Per esempio, uno studio in corso mostra che la somministrazione di taurina (un amminoacido presente in carne, latte e pesce) in un modello sperimentale rappresentato da topi"anziani" diminuisce l'espressione di molecole coinvolte nel processo di infiammazione e accelera la rigenerazione muscolare.
 
Rilevante è anche l’aspetto metabolico con ricerche rivolte a stabilire in che misura il metabolismo degli zuccheri e l’infiammazione cronica associate all’invecchiamento, influiscano sulla riduzione della massa e della funzionalità dei muscoli. Lo studio MID frail, che coinvolge i ricercatori dell’Università Cattolica e della Fondazione Policlinico A. Gemelli di Roma, sta testando l’efficacia di specifici regimi dietetici per migliorare la funzione fisica e la qualità della vita in anziani diabetici. MID frail è un progetto europeo cui partecipano 16 centri  (tra questi la Cattolica/Gemelli) in 7 Paesi europei e si propone di studiare un intervento per prevenire la fragilità in pazienti diabetici basato su  esercizio fisico+dieta.
 
Nutrizione e plasticità cerebrale
Dagli effetti deleteri sul cervello di una dieta troppo ricca di grassi saturi, ai benefici dei grassi essenziali omega-6; da studi su pazienti obesi per valutare gli effetti dell’obesità sul cervello, fino a ricerche sul Dna per vedere come una dieta squilibrata imprima i suoi segni sui geni stessi, con conseguenze che si ripresentano per generazioni. Sono solo alcune delle novità presentate dal team di ricercatori della Facoltà di Medicina e Chirurgia dell’Università Cattolica e della Fondazione Policlinico A. Gemelli in relazione al tema nutrizione e plasticità cerebrale.
 
Studi biomolecolari hanno investigato i meccanismi con cui l’abbondanza di zucchero nuoce al cervello e identificato un nuovo network molecolare attraverso il quale l’eccesso di zucchero nel sangue può inibire il rinnovamento delle cellule staminali nel cervello, causando il deterioramento delle capacità di apprendimento e memoria. Una conferma clinica di questi dati è giunta dai risultati preliminari di un Progetto di Ateneo su soggetti con aumentato rischio di sviluppare diabete di tipo 2 che hanno dimostrato come una dieta ad alto contenuto di zuccheri si associ a ridotte performance cognitive nei domini dell’attenzione, della capacità di apprendimento e della memoria a breve termine. “Anche alcuni oligoelementi, tra cui il rame, implicati nei processi ossidativi, possono giocare un ruolo nell’accelerare l’invecchiamento del nostro cervello.
 
Analizzando i livelli del rame libero nel sangue di soggetti con declino cognitivo, osserva il professor Camillo Marra, responsabile della Clinica della Memoria del Policlinico Gemelli, “si è messo in luce un ruolo chiave di questo oligoelemento. Infatti alte concentrazioni di rame libero nel sangue sono presenti già nelle fasiprodromiche della malattia di Alzheimer e costituiscono un indice di progressione del danno cognitivo”. Un modello sperimentale per identificare i fattori ormonali connessi alla dieta in grado di influenzare il funzionamento del sistema nervoso potrà, inoltre, venire da uno studio in corso in una popolazione di pazienti obesi prima e dopo trattamento con chirurgia bariatrica (un trattamento chirurgico indicato nei casi gravi di obesità per ottenere dimagrimenti rapidi e definitivi). “Questo studio”, prosegue Marra, “si completerà entro l’anno e mira a individuare le molecole (tra cui leptina, GLP-1, grelina) e i meccanismi attraverso cui i soggetti obesi sono più esposti al rischio di compromissione delle funzioni cognitive”.
 
In particolare, si prevede di analizzare un centinaio di pazienti in trattamento chirurgico, ai quali si preleva il siero prima e dopo chirurgia. Si sta valutando l’effetto di fattori contenuti nel siero sulla plasticità sinaptica in modelli sperimentali con particolare attenzione alla leptina (l’ormone ‘spezza-fame’). Infatti anche l’attività di aree del cervello deputate al controllo di memoria e apprendimento, come l’ippocampo, è influenzata da questo ormone presente in alte concentrazioni nel siero di pazienti obesi. Si svilupperebbe dunque una sorta di leptino-resistenza simile all’insulino-resistenza che si osserva nei soggetti diabetici
 
E non è tutto. Nell’ambito di studi finanziati dal Ministero della Salute (Giovani Ricercatori) e dal MIUR (SIR 2014) che costituiscono un progetto tutt’ora in corso, “stiamo dimostrando in modelli sperimentali che l’assunzione di una dieta ricca di grassi saturi può alterare la comunicazione tra le cellule nervose e che, se l’eccesso di grassi viene consumato in gravidanza, può danneggiare le funzioni cognitive della prole e anche delle generazioni successive, accelerando l’invecchiamento cerebrale”, spiega il dott. Salvatore Fusco, ricercatore presso l’Istituto di Fisiologia Umana dell’Università Cattolica.
 
“Questo avviene perché l’eccesso di grassi nella dieta innesca un meccanismo cosiddetto ‘epigenetico’ (alcuni geni vengono ‘taggati’’ (identificati)con dei gruppi chimici – metile o acetile – e in questo modo spenti o accesi) che si trasmetterebbe nel corso delle generazioni di padre in figlio”. “Questi studi”, continua il dott. Fusco, “se confermati anche sull’uomo, potrebbero portare a tracciare una mappa dei segni (dei tag epigenetici) che una dieta non equilibrata imprime sul nostro DNA, mappa che potrebbe essere usata per prevedere la suscettibilità individuale alle malattie neurodegenerative e, per questo, potenzialmente utilizzabile nella diagnosi precoce o nell’identificazione delle popolazioni a rischio”.
 
L’alimentazione è però, per fortuna, anche fonte di fattori benefici per il nostro cervello. Da uno studio su modelli sperimentali condotto in collaborazione con la Facoltà di Agraria dell’Università Cattolica di Piacenza si è visto che l’aggiunta di acidi grassi essenziali (omega-6) alla dieta potrebbe avere un ruolo nel rallentare il declino delle funzioni cognitive nel corso della senescenza. Lo studio è attualmente in corso e dovrebbe concludersi entro l’anno.
 
Numerosi sono ancora i punti da chiarire circa il ruolo che l’alimentazione può giocare nella prevenzione delle malattie neurodegenerative (come l’Alzheimer) o nella insorgenza del declino cognitivo legato all’età e allo stile di vita, ma alcuni dei risultati ottenuti dai gruppi di ricerca dell’Università  Cattolica e del Policlinico A. Gemelli pongono le basi per lo sviluppo di nuove strategie nutrizionali di prevenzione e intervento volte a contrastare l’aumentata incidenza di patologie neurologiche correlate alla dieta e all’invecchiamento.

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