L’obesità è un’epidemia e la sua prevalenza tra gli adulti degli Stati Uniti continua a crescere drasticamente, passando dal 30% a quasi il 42% negli ultimi due decenni.
Questa pervasività è associata ad un maggiore consumo della dieta occidentale altamente appetibile, ricca di grassi e zuccheri ma anche povera di fibre. Secondo le linee guida dietetiche del USDA (U.S. Department of Agriculture) 2020-2025, più del 90% delle donne e il 97% degli uomini non soddisfano le assunzioni raccomandate di fibre alimentari. Cereali integrali, frutta e verdura, tutti ricchi di fibre, sono sotto consumati da più del 85% degli adulti.
Al contrario, i fattori correlati all’obesità, tra cui peso corporeo e adiposità, diminuiscono con il consumo di fibre alimentari. Ciò sottolinea l’importanza di determinare i potenziali impatti benefici delle fibre alimentari sull’omeostasi metabolica.
Nuove prove evidenziano l’importanza del microbiota intestinale nell’omeostasi metabolica. La dieta è il fattore principale nella formazione del microbiota intestinale e una dieta ricca di grassi (HFD, high-fat diet), che aumenta il peso corporeo e l’adiposità e induce la disregolazione del glucosio, è associato ad alterazioni del microbiota intestinale.
Al contrario, un maggiore consumo di fibre migliora la disregolazione metabolica nei roditori e negli esseri umani ed è associato a cambiamenti benefici nel microbiota intestinale, con maggiore abbondanza di batteri benefici. L’obesità e la resistenza all’insulina sono associate ad una ridotta ricchezza batterica ed un aumento dell’assunzione di energia è inversamente correlato alla diversità batterica, mentre è stato dimostrato che le diete ricche di fibre aumentano la diversità e la ricchezza del microbioma. Tuttavia, le fibre alimentari sono estremamente eterogenee e non è ancora chiaro in che modo fibre specifiche possano influenzare in modo indipendente la composizione del microbiota intestinale, influenzando potenzialmente la salute umana.
Le fibre vegetali variano nella loro solubilità e viscosità, il che può influenzare in modo diverso la loro funzione e il loro impatto sul microbiota intestinale dell’ospite. Ad esempio, il β-glucano e la destrina del grano sono fibre idrosolubili che possono essere facilmente fermentate dai batteri intestinali, mentre l’amido resistente che si trova in molte fonti, tra cui il mais ad alto contenuto di amilosio (contiene il 70% di amilosio, amido resistente, mentre il mais normale ne contiene circa il 28%), ha proprietà di solubilità miste.
In uno studio precedente, si è scoperto che un’integrazione del 10% di crusca di frumento o farina d’orzo, rispettivamente ricca di destrina di frumento e β-glucano in una dieta HFD, ha migliorato il peso corporeo e l’adiposità in roditori, mentre il mais ad alto contenuto di amilosio non ha avuto alcun effetto.
Ciò è stato associato a miglioramenti nell’omeostasi del glucosio e a cambiamenti nel microbiota intestinale, perché la crusca di frumento e la farina d’orzo hanno aumentato l’abbondanza relativa di specie di batteri benefici.
La fibra alimentare può essere fermentata dai batteri, che producono acidi grassi a catena corta (SCFA, short-chain fatty acids), principalmente acetato, propionato e butirrato, che migliorano l’omeostasi metabolica potenzialmente attraverso un aumento del rilascio di peptidi intestinali del colon, come il peptide-1 simile al glucagone (GLP-1). Oltre agli SCFA, ci sono grandi quantità di metaboliti derivati dai batteri, noti per avere un impatto sull’omeostasi metabolica, che potrebbe essere influenzati dall’assunzione di fibre. Ad esempio, gli acidi biliari primari, derivati dal colesterolo nel fegato, vengono coniugati con glicina o taurina e rilasciati postprandialmente nell’intestino tenue. Nell’intestino, vengono quindi deconiugati e convertiti in acidi biliari secondari dai batteri intestinali, e una grande percentuale viene quindi riassorbita nella circolazione portale e riciclata nuovamente nel fegato. Similmente agli SCFA, queste modifiche alterano la secrezione di peptidi intestinali dell’ospite e possono avere un impatto sull’omeostasi metabolica.
Nel complesso, nonostante l’ampia mole di prove che un aumento nell’assunzione delle fibre alimentari migliori l’energia e l’omeostasi del glucosio, c’è una mancanza di coerenza nel modo in cui le fibre specifiche influenzano il metabolismo dell’ospite,, nonché un’assenza di caratterizzazione completa del microbiota del piccolo e grande intestino e dei metaboliti derivati dai batteri.
Nello studio di Howard et al. (Nutr. 2024 Jul;154(7):2014-2028. doi: 10.1016/j.tjnut.2024.05.003), gli autori hanno valutato l’impatto di diverse fibre vegetali (pectina, β-glucano, destrina di grano, amido resistente e cellulosa come controllo) sull’omeostasi metabolica, attraverso alterazioni del microbiota intestinale e dei suoi metaboliti in topi alimentati con una dieta ricca di grassi.
Ai topi alimentati con HFD (dieta ricca di grassi e saccarosio) sono stati somministrati cinque diversi tipi di fibre (pectina, β-glucano, destrina di grano, amido resistente o cellulosa come controllo, perché è stato dimostrato che questa fibra non ha alcun impatto sull’omeostasi metabolica e sul microbiota intestinale) con una concentrazione percentuale del 10% (massa/massa) per diciotto settimane (n = 12/gruppo), misurando il peso corporeo, percentuale di grasso corporeo, la calorimetria indiretta (misurato il rapporto di scambio respiratorio e la spesa energetica, utilizzando l’equazione di Weir), la tolleranza al glucosio, il microbiota intestinale e i metaboliti.
Il peso corporeo è stato registrato ogni settimana e, dopo le diciotto settimane di dieta, i topi sono stati privati di cibo per cinque ore e profondamente anestetizzati. È stato raccolto il plasma portale e immediatamente conservato a -20°C per l’analisi del GLP-1 e acidi biliari. Il contenuto dell’intestino cieco e tenue è stato raccolto in pesi uguali e congelato rapidamente in azoto liquido per l’analisi del microbiota e degli SCFA. Le diete erano abbinate il più possibile in termini di macronutrienti e chilocalorie, sulla base dell’analisi dei macronutrienti e delle fibre per ciascuna fibra.
I risultati hanno evidenziato che solo l’integrazione con β-glucano durante l’alimentazione HFD ha ridotto l’adiposità e l’aumento di peso corporeo e migliorato la tolleranza al glucosio, rispetto al gruppo di controllo, mentre tutte le altre fibre non hanno avuto alcun effetto. Ciò è stato associato ad un aumento del dispendio energetico e dell’attività locomotoria nei topi, rispetto al gruppo di controllo. Tutte le fibre integrate in un HFD hanno modificato in modo univoco il microbiota intestinale e gli acidi grassi a catena corta nell’intestino cieco; tuttavia, solo l’integrazione con β-glucano ha aumentato le concentrazioni di butirrato.
Infine, tutte le fibre hanno alterato il microbiota dell’intestino tenue e la composizione degli acidi biliari portali.
In conclusione, i dati dimostrano il potenziale terapeutico del β-glucano per attenuare l’aumento di peso corporeo e l’adiposità e migliorare l’omeostasi del glucosio e la sensibilità all’insulina in topi alimentati con HFD.
Questi risultati migliorano l’attuale comprensione dei potenziali meccanismi attraverso cui il β-glucano può portare i suoi effetti benefici, in particolare identificando meccanismi mediati dal microbiota intestinale in seguito all’integrazione con fibre alimentari.
