Digiuno: effetti sull’organismo.

I Tipi WAT e BAT

Tradizionalmente il tessuto adiposo è stato diviso in due tipi:

1. tessuto adiposo bianco (WAT) accumulato sotto forma di trigliceridi
2. tessuto adiposo bruno (BAT) che ha un metabolismo degli acidi grassi ossidativo in situ per produrre calore al fine di proteggerci contro l’ipotermia e l’obesità [1,2,3].

Classicamente il BAT è localizzato nella regione intrascapolare nei neonati e nei piccoli mammiferi [4].
Il WAT si sviluppa in depositi intra-addominale (viscerale) e nel tessuto sottocutaneo [1].

La distribuzione del grasso è fortemente collegata al rischio di malattie metaboliche [5].

In particolare l’accumulo di grasso viscerale (WAT) è fortemente correlato con un aumento del rischio di disfunzioni metaboliche e malattie cardiovascolari [6,7,8].

Per contro, l’espansione delle adiposità sottocutanea mostra poca, o anche una correlazione inversa, con il rischio di tali malattie [9,10].

Il trapianto di grasso sottocutaneo nell’addome dei topi produce un miglioramenti del metabolismo [11,12]. Tutto ciò ha portato a notevoli interessi sullo studio del grasso viscerale e sottocutaneo [1].

Il WAT sottocutaneo e viscerale ha un unico segno di espressione genetica [1]. Per tale motivo il loro studio sullo sviluppo e il controllo trascrizionale riceve tutt’oggi molta attenzione.

Il WAT e il BAT hanno differenti scopi: il freddo e la fame erano probabilmente gli stati di base con cui combattere, pertanto gli adipociti del BAT sono specializzati per mantenere la temperatura corporea in ambienti freddi, mentre gli adipociti WAT sono adatti a far fronte alla carenza di cibo [13].

Il freddo induce un’emergenza termica nel WAT sottocutaneo paragonabile agli adipociti del tessuto grasso bruno processo quindi estremamente plastico in risposta ai cambiamenti ambientali [14,15].

Il digiuno è definito come un insieme coordinato di cambiamenti metabolici che fa a meno dell’uso di carboidrati e aumenta la dipendenza dal grasso per l’approvvigionamento energetico [16].

Molti studi hanno riportato che la mobilizzazione dei depositi di grasso sottocutanei appare essere minore rispetto al grasso viscerale durante il digiuno e un’importante sfida è capire dettagliatamente i meccanismi molecolari attraverso i quali si regolano i differenti depositi di WAT [17].

Il grasso viscerale nel digiuno viene usato in via preferenziale, inoltre dopo 24 ore di digiuno il WAT inguinale sottocutaneo tende quasi totalmente a prendere le caratteristiche morfologiche e molecolari del grasso viscerale per preservare energia.

Così, in certe circostanze fisiologiche, il grasso sottocutaneo può essere utilizzato per integrare le funzioni del grasso viscerale.

Nonostante la condivisa capacità di accumulare i trigliceridi, i ruoli fisiologici del WAT e BAT sono quasi diametralmente opposti, e ciò ha un senso evolutivo, perché la fame e il freddo sono due sfide storiche dello sviluppo e l’evoluzione dei mammiferi. Anche se gli studi hanno dimostrato l’esistenza di BAT in esseri umani adulti, è ancora dibattuto se la quantità di BAT attivato nell’uomo è sufficiente per avere un impatto significativo sul bilancio energetico. Tuttavia, il WAT sottocutaneo è molto abbondante nell’uomo.

Studi recenti indicano che un sottogruppo di cellule precursori all’interno del tessuto adiposo sottocutaneo possono dar luogo a cellule con caratteristiche tendenti al grasso bruno (dette beige), che sono capaci di difendersi contro l’ipotermia e l’obesità. Tuttavia, tali cellule sono raramente osservate nel grasso viscerale [18].

Si capisce quindi che periodi prolungati senza l’assunzione di cibo sono dannosi per la salute e per quanto riguarda lo sport anche per le prestazioni, è però meno chiaro se i periodi più brevi di astinenza totale da cibo (pochi giorni), o prolungati periodi di digiuno intermittente, siano necessariamente dannosi.

L’assenza di assunzione di cibo e liquidi (es. come può verificarsi durante il Ramadan) nelle ore prima o dopo la competizione o l’allenamento, così come durante il periodo di allenamento, può avere implicazioni negative significative per le prestazioni o per gli adattamenti che si realizzano in risposta all’allenamento stesso [19].

Bibliografia

1. Seale P. et al. Prdm16 determines the thermogenic program of subcutaneous white adipose tissue in mice. J. Clin. Invest. 2011; 121, 96–105.
2. Seale P. et al. PRDM16 controls a brown fat/skeletal muscle switch. Nature. 2008; 454, 961–967.
3. Kajimura S. et al. Regulation of the brown and white fat gene programs through a PRDM16/CtBP transcriptional complex. Genes Dev. 2008; 22, 1397–1409.
4. Wu, J., Cohen, P. & Spiegelman, B. M. Adaptive thermogenesis in adipocytes: is
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5. Arner, P. Human fat cell lipolysis: biochemistry, regulation and clinical role. Best Pract. Res. Clin. Endocrinol. Metab. 2005; 19, 471–482.
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   N. Engl. J. Med. 2008; 359, 2105–2120.
7. Wang, Y., Rimm, E. B., Stampfer, M. J., Willett, W. C. & Hu, F. B. Comparison of abdominal adiposity and overall obesity in predicting risk of type 2 diabetes among men. Am. J. Clin. Nutr. 2005; 81, 555–563.
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9. Molenaar, E. A. et al. Association of lifestyle factors with abdominal subcutaneous and visceral adiposity: the Framingham Heart Study. Diabetes. 2009; Care 32, 505–510.
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11. Hocking, S. L., Chisholm, D. J. & James, D. E. Studies of regional adipose transplantation reveal a unique and beneficial interaction between subcutaneous adipose tissue and the intra-abdominal compartment. Diabetologia. 2008; 51, 900–902.
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13. Seale, P., Kajimura, S. & Spiegelman, B. M. Transcriptional control of brown adipocyte development and physiological function–of mice and men. Genes Dev. 2009; 23, 788–797.
14. Rosen, E. D. & Spiegelman, B. M. What we talk about when we talk about fat. Cell. 2014; 156, 20–44.
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16. Maughan, R. J., Fallah, J. & Coyle, E. F. The effects of fasting on metabolism and performance. Br. J. Sports Med. 2010; 44, 490–494.
17. Ohno, H., Shinoda, K., Spiegelman, B. M. & Kajimura, S. PPARgamma agonists
    induce a white-to-brown fat conversion through stabilization of PRDM16 protein. Cell. Metab. 2012; 15, 395–404.
18. Hanying Ding, Shasha Zheng, Daniel Garcia-Ruiz, Dongxia Hou, Zhe Wei et al. Fasting induces a subcutaneous-to-visceral fat switch mediated by microRNA-149-3p and suppression of PRDM16. Nat Commun. 2016; 7: 11533.
19. Maughan RJ, Fallah J, Coyle EF. The effects of fasting on metabolism and performance. Br J Sports Med. 2010 Jun;44(7):490-4