Uno studio innovativo pubblicato su Cell Metabolism ha gettato nuova luce su come i diversi macronutrienti – carboidrati, proteine e grassi – possano influenzare la secrezione di insulina.
Lo studio ha esaminato le risposte all’insulina nelle isole pancreatiche di donatori umani deceduti con e senza diabete di tipo 2 e nelle isole pancreatiche derivate da cellule staminali.
Le isole pancreatiche sono piccoli gruppi di cellule pancreatiche, tra cui le cellule beta, fondamentali per regolare i livelli di zucchero nel sangue producendo ormoni come l’insulina e il glucagone in risposta all’assunzione di nutrienti.
Da tempo si sa che i carboidrati contribuiscono in modo significativo ai livelli di zucchero nel sangue, stimolando il rilascio di insulina, mentre le proteine hanno un effetto moderato e i grassi hanno un impatto immediato minimo.
Tuttavia, questo studio suggerisce che la secrezione di insulina in risposta ai nutrienti può essere in realtà più complessa e personalizzata di quanto si ritenesse in precedenza.
Per la prima volta, i ricercatori hanno identificato sottoinsiemi di isole pancreatiche umane che mostrano risposte insuliniche maggiori alle proteine o ai grassi rispetto ai carboidrati.
Anche se gli studi di laboratorio sulle isole pancreatiche potrebbero non essere direttamente traslabili agli esseri umani viventi, i risultati potrebbero influenzare notevolmente le future strategie nutrizionali personalizzate per una migliore gestione della glicemia, migliorando in ultima analisi i risultati complessivi della salute.
Gli effetti di ogni macronutriente sulla risposta insulinica
I ricercatori della University of British Columbia hanno studiato come le isole pancreatiche umane secernono insulina in risposta a diversi nutrienti.
Tra il 2016 e il 2022, i ricercatori hanno esaminato le isole pancreatiche di 140 donatori deceduti di varie età, tra cui quelli con e senza diabete di tipo 2. Hanno esposto le isole al glucosio (macronutrienti) e alla risposta all’insulina.
Hanno esposto le isole a glucosio (carboidrati), aminoacidi (proteine) e acidi grassi (grassi) monitorando la secrezione di insulina.
I ricercatori hanno anche analizzato i cambiamenti dell’espressione genica nelle cellule del pancreas di donatori con e senza diabete di tipo 2 per capire il loro impatto sulla produzione di insulina.
Utilizzando il sequenziamento dell’acido ribonucleico (RNA) e l’analisi proteomica, hanno misurato oltre 20.000 RNA messaggeri (mRNA) e circa 8.000 proteine. Ciò ha permesso di valutare il legame tra la produzione di insulina e i cambiamenti nell’espressione genica nei campioni di isole pancreatiche.
I macronutrienti producono risposte insuliniche uniche nelle cellule pancreatiche
In linea con le conoscenze attuali, la maggior parte delle isole dei donatori ha mostrato la risposta insulinica più forte al glucosio, una risposta moderata agli aminoacidi e una risposta minima agli acidi grassi.
Come previsto, rispetto alle isole di donatori senza diabete, le isole di donatori con diabete di tipo 2 presentavano un minor numero di cellule beta produttrici di insulina, un ritardo nel picco di insulina in risposta al glucosio elevato e una risposta insulinica al glucosio complessivamente inferiore.
Sebbene gran parte dei risultati fossero attesi, ci sono stati alcuni risultati sorprendenti.
Circa il 9% delle isole pancreatiche dei donatori rispondeva più fortemente alle proteine che ai carboidrati e l’8% ai grassi.
Le isole che hanno reagito maggiormente alle proteine provenivano spesso da donatori con diabete di tipo 2, ma avevano livelli di zucchero nel sangue a lungo termine (misurati dalla HbA1c) simili a quelli degli altri donatori. Tuttavia, questa maggiore risposta alle proteine era legata a tempi più lunghi di coltura in laboratorio.
D’altra parte, le isole che hanno reagito maggiormente ai grassi provenivano di solito da donatori con livelli peggiori di HbA1c, ma erano altrimenti simili agli altri donatori. I ricercatori suggeriscono che questa reazione ai grassi potrebbe essere dovuta all’immaturità delle cellule beta, come si osserva nelle isole derivate da cellule staminali immature.
Nell’esplorare l’origine delle variazioni, hanno confrontato le caratteristiche dei donatori e non hanno trovato differenze in base all’indice di massa corporea (BMI) o all’età. Tuttavia, hanno osservato differenze di sesso nelle risposte all’insulina.
In particolare, rispetto ai maschi, le isole dei donatori di sesso femminile secernevano meno insulina in risposta a un’esposizione moderata al glucosio, il che significa che le loro cellule non erano altrettanto efficienti nel produrre insulina.
Questo potrebbe essere dovuto alle note differenze di sesso nel diabete, ma le ragioni di fondo non sono ancora state determinate.
Nel complesso, i risultati suggeriscono che le risposte dell’insulina ai diversi nutrienti possono variare tra gli individui. Tuttavia, gli autori fanno notare che non è chiaro se questa variabilità sia effettivamente dovuta a differenze naturali nelle risposte delle isole pancreatiche o se alla base delle differenze ci siano adattamenti alle condizioni di laboratorio.
In particolare, non hanno osservato lo stesso livello di risposte diverse a diversi macronutrienti nelle isole pancreatiche di topi maschi e femmine di varie età. Ciò potrebbe avvalorare l’idea che le condizioni di laboratorio possano aver influenzato le risposte delle isole umane.
In che modo i risultati potrebbero essere applicati agli esseri umani viventi?
Jason Fung, medico e autore dei bestseller del New York Times “The Obesity Code” e “The Diabetes Code”, che non era coinvolto nello studio ha osservato: “Si presume che i donatori deceduti riflettano la popolazione generale. È un’ipotesi ragionevole, ma non necessariamente vera”.
Thomas M. Holland, MD, MS, medico-scienziato e professore assistente presso il RUSH Institute for Healthy Aging, RUSH University, College of Health Sciences, anch’egli non coinvolto nello studio, ha fornito ulteriori dettagli.
“I risultati dello studio sulle isole pancreatiche di donatori deceduti offrono una visione sinceramente preziosa della produzione di insulina in risposta a diversi macronutrienti [ma] ci sono dei limiti nel tradurre questi risultati direttamente agli esseri umani viventi”, ha dichiarato all’MNT.
L’ambiente nei corpi viventi, compresi fattori come il flusso sanguigno, i livelli ormonali per la segnalazione e le interazioni con il sistema nervoso, può influenzare la risposta all’insulina e potrebbe differire dall’ambiente “isolato” delle cellule beta-isletiche. Sebbene lo studio evidenzi la variabilità tra gli individui, gli esseri umani viventi subiscono ulteriori influenze, come i fattori legati allo stile di vita, quali la dieta, lo stress e l’attività fisica, che possono ulteriormente modulare le nostre risposte all’insulina.
– Thomas M. Holland, MD, MS
“Inoltre, i donatori deceduti potrebbero non rappresentare perfettamente la popolazione sana, soprattutto se avevano condizioni di salute sottostanti che potrebbero aver influenzato la funzione pancreatica”, ha sottolineato.
Anche gli autori dello studio hanno riconosciuto i limiti nell’applicazione dei loro risultati, come la mancanza di diagnosi confermate di diabete di tipo 2 nei donatori di organi e l’assenza di studi clinici sull’uomo a sostegno dei loro risultati.
Sperano che la loro ricerca possa ispirare studi clinici che coinvolgano gruppi più ampi e diversificati, migliorando l’applicabilità dei loro risultati a contesti reali.
Quali sono le implicazioni per gli operatori del settore e per il pubblico?
“I risultati di questa ricerca aprono le porte alla possibilità di un piano dietetico più personalizzato per il trattamento del diabete”, ha dichiarato Sheri Gaw, RDN, CDCES, dietista registrata, specialista certificata per la cura e l’educazione del diabete e proprietaria di The Plant Strong Dietitian, che non è stata coinvolta nello studio.
Fung ha anche sottolineato che i risultati di questo studio potrebbero avere un’importanza significativa per le scelte alimentari.
“L’insulina può causare l’aumento di peso e per la maggior parte delle persone tagliare i carboidrati raffinati è un ottimo metodo per ridurre l’insulina e provocare la perdita di peso. Ma per alcune persone, una dieta a basso contenuto di grassi può essere più efficace”, ha spiegato.
Gli autori dello studio, invece, hanno proposto che le diete ricche di proteine potrebbero giovare ai soggetti affetti da diabete di tipo 2 sulla base dei risultati ottenuti. Tuttavia, hanno sottolineato la necessità di ulteriori ricerche.
In definitiva, “le diete tradizionali per il diabete si concentrano sul controllo dei carboidrati, sulla base del legame ben consolidato tra glucosio e secrezione di insulina, in particolare cereali raffinati e zucchero”, ma questo studio suggerisce la necessità di approcci personalizzati basati sulle risposte individuali dell’insulina ai diversi macronutrienti, ha detto Holland.
“La differenza è in gran parte determinata geneticamente, come evidenziato dallo studio”, ha concordato Fung.
A questo proposito, Gaw ha detto: “In futuro, potrebbero esserci test genetici che un medico può utilizzare per determinare il rapporto di macronutrienti migliore per la risposta insulinica di un individuo”.
Nel frattempo, Holland consiglia alle persone di seguire le attuali linee guida dietetiche mcon la disponibilità ad apportare modifiche. Lavorate a stretto contatto con il vostro medico di base o con un dietologo registrato per identificare i modelli dietetici e i cambiamenti nello stile di vita che meglio supportano le vostre esigenze specifiche per mantenere livelli sani di zucchero nel sangue e una salute ottimale.
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