Mirtilli, microbiota e salute mentale negli anziani

I mirtilli sono da tempo considerati tra i frutti più salutari grazie al loro alto contenuto di antiossidanti, fibre e composti benefici. Recentemente, un gruppo di ricercatori guidato dalla dottoressa Courtney L. Millar ha condotto uno studio pilota esplorativo per comprendere se l’assunzione giornaliera di mirtilli possa influenzare la flora batterica intestinale e, di conseguenza, migliorare l’umore e i sintomi depressivi nelle persone anziane.

Sebbene i risultati non dimostrino in modo definitivo che i mirtilli siano una cura per la depressione, lo studio apre scenari affascinanti sull’asse intestino-cervello e su come la nutrizione possa modulare l’attività enzimatica dei batteri intestinali.

Il legame tra alimentazione, intestino e cervello

L’intestino umano ospita trilioni di microrganismi che formano il microbiota intestinale. Questi batteri svolgono un ruolo chiave nella digestione, nel sistema immunitario e nella produzione di sostanze chimiche capaci di interagire direttamente con il nostro cervello.

I mirtilli sono particolarmente ricchi di due elementi trasformativi per il microbioma:

• Fibre alimentari: sostanze non digeribili che servono da nutrimento per i batteri benefici.

• Antocianine: potenti flavonoidi che conferiscono il tipico colore scuro e possiedono spiccate proprietà antiossidanti e antinfiammatorie.

Quando consumiamo mirtilli, questi composti raggiungono l’intestino, dove i batteri li metabolizzano rilasciando sostanze utili come gli acidi grassi a catena corta (SCFA) e stimolando la produzione di vari neurotrasmettitori.

Come è stato condotto lo studio pilota

I ricercatori dell’Hebrew SeniorLife, dell’Harvard Medical School e di altre prestigiose istituzioni hanno selezionato un gruppo di adulti di età pari o superiore a 65 anni.

Le caratteristiche dei partecipanti includevano:

• Uno stile di vita prevalentemente sedentario.

• La presenza di lievi sintomi depressivi (depressione sottosoglia).

Per valutare gli effetti, i partecipanti sono stati divisi casualmente in due gruppi per un periodo di tre mesi:

1. Gruppo mirtilli: ha assunto ogni giorno 48 grammi di polvere di mirtilli liofilizzati, equivalenti a circa due tazze di mirtilli freschi.

2. Gruppo placebo: ha assunto una polvere equivalente dal punto di vista calorico e del gusto, ma priva di fibre e antocianine.

I risultati principali su umore e microbioma

Al termine dei tre mesi, 18 partecipanti hanno completato lo studio. I risultati emersi dall’analisi dei dati mostrano aspetti complessi:

• Sintomi depressivi e umore: nel gruppo che ha consumato mirtilli si è registrata una riduzione dei sintomi depressivi più marcata e costante rispetto al gruppo placebo. Tuttavia, la differenza tra i due gruppi non è risultata statisticamente significativa.

• Composizione del microbioma: l’abbondanza complessiva delle specie microbiche e la varietà della flora intestinale sono rimaste sostanzialmente invariate in entrambi i gruppi.

• Cambiamenti negli enzimi microbici: all’interno del gruppo dei mirtilli, i ricercatori hanno identificato variazioni significative nell’abbondanza di geni legati a specifici enzimi batterici.

Tra questi enzimi spicca l’ATPasi di trasporto delle poliammine (EC 3.6.3.31), un enzima coinvolto nel trasporto della putrescina, una molecola che può essere convertita in GABA (acido gamma-aminobutirrico), il principale neurotrasmettitore inibitorio del nostro sistema nervoso centrale.

Approfondimenti tecnici dal documento di ricerca

Di seguito vengono riportati gli approfondimenti tecnici e metrologici tratti direttamente dal lavoro pubblicato sul Journal of Nutrition, Health and Aging.

Metodologia e tecnologie di sequenziamento

• Sequenziamento metagenomico: per analizzare il DNA del microbiota intestinale, è stato utilizzato il sequenziamento Illumina con lettura paired-end $2 \times 150\text{ bp}$, raggiungendo una profondità di lettura di circa 20 milioni di letture per campione.

• Elaborazione dati e profilazione: il controllo qualità dei dati è stato condotto tramite KneadData v0.12.0 utilizzando il genoma di riferimento hg38 per eliminare le sequenze di origine umana. Per la profilazione tassonomica è stato impiegato MetaPhlAn v4.0.6, mentre HUMAnN v3.7 è stato utilizzato per la profilazione funzionale degli enzimi (EC) e delle vie metaboliche MetaCyc.

• Spettrometria di massa (LC-MS): l’analisi degli acidi grassi a catena corta (propionato e buttirato) è stata effettuata tramite cromatografia liquida Shimadzu Nexera X2 U-HPLC accoppiata a uno spettrometro Q Exactive Plus hybrid quadrupole orbitrap.

Variazioni degli enzimi microbici (Enzyme Commissions)

Nel gruppo dei mirtilli, l’analisi bioinformatica ha evidenziato cambiamenti statisticamente significativi nei seguenti enzimi:

• EC 1.4.3.16 (L-Aspartate Oxidase):

  • Coefficiente: $-0{,}27$

  • Errore standard: $0{,}05$

  • P-value: $0{,}0005$

  • Q-value: $0{,}128$

  • Funzione: coinvolto nella produzione di NAD o ossalacetato nei batteri.

• EC 6.3.4.15 (Biotin Acetyl CoA Carboxylase Ligase):

  • Coefficiente: $0{,}15$

  • Errore standard: $0{,}03$

  • P-value: $0{,}0006$

  • Q-value: $0{,}128$

  • Funzione: lega la biotina alla proteina trasportatrice di carbossile, essenziale per la sintesi degli acidi grassi, la gluconeogenesi e il catabolismo degli amminoacidi.

• EC 3.6.3.31 (Polyamine Transporting ATPase):

  • Coefficiente: $0{,}16$

  • Errore standard: $0{,}04$

  • P-value: $0{,}0017$

  • Q-value: $0{,}162$

  • Funzione: catalizza il movimento di sostanze attraverso le membrane batteriche, inclusa la putrescina, precursor del GABA.

• EC 4.6.1.17 (Cyclic Pyranopterin Monophosphate Synthase):

  • Coefficiente: $0{,}31$

  • Errore standard: $0{,}07$

  • P-value: $0{,}0018$

  • Q-value: $0{,}162$

  • Funzione: aiuta a produrre il cofattore molibdeno, necessario per catalizzare le reazioni di trasferimento dell’ossigeno.

• EC 7.1.2.2 (H+-transporting two-sector ATPase):

  • Coefficiente: $0{,}09$

  • Errore standard: $0{,}02$

  • P-value: $0{,}0014$

  • Q-value: $0{,}162$

  • Funzione: idrolisi e trasporto di ioni idrogeno ($H^+$).

• EC 4.1.99.22 (Carbon-carbon lyases):

  • Coefficiente: $0{,}25$

  • Errore standard: $0{,}06$

  • P-value: $0{,}0023$

  • Q-value: $0{,}170$

  • Funzione: contribuisce alla sintesi del cofattore molibdeno.

Analisi dei biomarcatori sieri: BDNF

I livelli sierici di BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor) sono stati misurati tramite dosaggio ELISA:

• Gruppo Placebo: si è registrata una lieve diminuzione pari a $-1{,}2 \pm 12{,}1\text{ ng/mL}$.

• Gruppo Mirtilli: si è osservato un incremento pari a $1{,}3 \pm 10{,}0\text{ ng/mL}$.

• Correlazione con i sintomi depressivi: la correlazione di Spearman tra la variazione di BDNF e la variazione nei punteggi della scala CES-D ha mostrato una tendenza negativa pari a $r = -0{,}43$ ($p = 0{,}08$), indicando che all’aumentare dei livelli di BDNF tendono a diminuire i sintomi depressivi.

Traduzione abstract. La disponibilità dello studio completo, in accesso libero o riservato, è verificabile tramite il link del DOI nel box sotto se disponibile.

Abstract

Sfondo

Le fibre e le antocianine contenute nei mirtilli hanno il potenziale di modificare il microbiota intestinale e i metaboliti rilevanti per la depressione negli anziani.

Obiettivo

Il nostro obiettivo era quello di determinare preliminarmente l’effetto del consumo di mirtilli sul microbiota intestinale, sui metaboliti e sui sintomi depressivi.

Progetto

Adulti anziani sedentari (≥65 anni) con lievi sintomi depressivi sono stati arruolati in uno studio pilota randomizzato, in doppio cieco, a bracci paralleli e controllato con placebo. I partecipanti hanno consumato 48 g/giorno di polvere di mirtilli (circa 2 tazze di mirtilli freschi) o placebo per 3 mesi. Il sequenziamento metagenomico ha misurato l’abbondanza di specie batteriche e geni fecali, la cromatografia liquida/spettrometria di massa ha valutato gli acidi grassi a catena corta (SCFA) fecali di origine intestinale e questionari validati hanno valutato i sintomi depressivi prima e dopo l’intervento.

Partecipanti

Diciotto partecipanti, prevalentemente donne e di etnia bianca, hanno completato l’intervento (Gruppo Placebo, n = 8, età media: 75 ± 6; Gruppo Mirtilli, n = 10, età media: 71 ± 4).

Risultati

Le misure di abbondanza delle specie, dei percorsi MetaCyc e dei metaboliti non sono cambiate. Sono state riscontrate differenze statisticamente significative nell’abbondanza genica di diverse Commissioni Enzimatiche (EC) del microbioma intestinale all’interno del Gruppo Mirtillo, tra cui la EC 3.6.3.31 ATPasi di trasporto delle poliammine, coinvolta nella produzione del neurotrasmettitore acido gamma-aminobutirrico (GABA).

Conclusione

Sebbene non vi fossero differenze statisticamente significative nei cambiamenti dei sintomi depressivi tra i gruppi, l’entità della riduzione della gravità dei sintomi depressivi è apparsa maggiore, con minore variabilità nel gruppo che consumava mirtilli, il che è stato associato a lievi cambiamenti nelle componenti ectopiche del microbiota intestinale. I nostri dati sono preliminari e giustificano ulteriori studi per indagare il legame tra mirtilli, microbiota intestinale e umore negli anziani.

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