Collegamento tra infiammazione, diabete e analisi del respiro.

Il diabete è tanto comune quanto incompreso. Forse l'idea sbagliata più comune è che 

è una conseguenza del consumo eccessivo di carboidrati. Forse la prova più evidente che il diabete non è una conseguenza del consumo di carboidrati è il fatto che gli esseri umani hanno consumato una quantità di carboidrati significativamente maggiore nei secoli precedenti senza scatenare nulla di simile all'epidemia di diabete che il nostro mondo affronta oggi. È chiaro che il fatto che il diabete fosse praticamente inesistente prima degli anni Cinquanta, ma che si sia diffuso in modo esponenziale in pochi decenni, indica che si tratta di una disfunzione metabolica molto più complessa, inestricabilmente legata al nostro stile di vita moderno. Questo articolo spiega le origini fisiopatologiche del diabete e il suo legame con l'infiammazione cronica e l'accumulo di grasso. Una panoramica completa in 7 fasi esplora come l'infiammazione provochi la resistenza all'insulina, portando all'accumulo di grasso, a bassi livelli di energia e, infine, al diabete. Infine, discutiamo di come la progressione di questa condizione possa essere monitorata in modo affidabile attraverso l'analisi del respiro.  

Fase 1 - Inizio dell'infiammazione

I fattori esogeni deleteri stimolano la produzione di sostanze infiammatorie in risposta al nostro organismo per mitigare l'impatto negativo che tali fattori possono indurre. 

Le citochine infiammatorie, come il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α) e l'interleuchina-6 (IL-6), possono attivare diverse vie di segnalazione che interferiscono con la segnalazione dell'insulina. Questa interferenza spesso comporta l'inibizione della capacità dell'insulina di promuovere l'assorbimento e l'utilizzo del glucosio nelle cellule, portando all'insulino-resistenza. Alcuni dei fattori infiammatori più importanti includono:

1. Consumo eccessivo di calorie
2. Cibo spazzatura
3. Mancato apporto di micronutrienti
4. Mancanza di esercizio fisico
5. Mancanza di sonno

Nel nostro recente articolo sull'infiammazione, approfondiamo gli stimoli esogeni che scatenano le risposte infiammatorie del nostro organismo e i principali meccanismi di prevenzione che possiamo applicare quotidianamente. 

Fase 2 - L'infiammazione neutralizza i recettori insulinici delle nostre cellule (resistenza all'insulina)

I marcatori infiammatori esercitano i loro effetti dannosi sui recettori insulinici delle cellule attraverso vari meccanismi molecolari. Questi marcatori avviano vie infiammatorie che interferiscono con le cascate di segnalazione dell'insulina al momento dell'attivazione. Questa interferenza comprende l'aumento della fosforilazione dei residui di serina sul substrato del recettore dell'insulina-1 (IRS-1), diminuendo la sua capacità di trasmettere i segnali a valle nella via dell'insulina. Inoltre, le citochine infiammatorie possono ostacolare direttamente l'attività del recettore dell'insulina, probabilmente attraverso l'internalizzazione del recettore o l'alterata autofosforilazione. L'attivazione di chinasi sensibili allo stress, come JNK e IKK, aggrava ulteriormente l'insulino-resistenza fosforilando IRS-1, impedendo la sua interazione con le molecole di segnalazione a valle. Inoltre, i segnali infiammatori interrompono la traslocazione del trasportatore di glucosio di tipo 4 (GLUT4) stimolato dall'insulina sulla membrana cellulare, riducendo di conseguenza l'assorbimento del glucosio. Queste perturbazioni molecolari culminano nell'insulino-resistenza, un fattore cruciale nella patogenesi di condizioni come il diabete di tipo 2, in cui l'infiammazione cronica di basso grado svolge un ruolo significativo.

Fase 3 - L'insulino-resistenza causa disfunzioni nell'utilizzo del carburante

Quando consumiamo il cibo, il pancreas risponde secernendo insulina, l'ormone che consente al glucosio di entrare nelle cellule ed essere ossidato. Quando le cellule, comprese quelle muscolari, diventano resistenti all'insulina, la capacità di utilizzare il glucosio a scopo energetico è ridotta. La desensibilizzazione delle cellule all'insulina significa che esse non rispondono più all'insulina e non sono quindi in grado di assorbire e utilizzare il glucosio. Per compensare il ridotto utilizzo del glucosio, aumenta il ricorso a fonti energetiche alternative, come gli acidi grassi.

Fase 4 - Le disfunzioni nell'utilizzo del combustibile portano all'accumulo di grasso e alla riduzione dei livelli di energia.

Negli stati di insulino-resistenza, le cellule, soprattutto quelle muscolari, aumentano l'assorbimento degli acidi grassi e privilegiano l'immagazzinamento dei lipidi rispetto all'utilizzo del glucosio. Questo spostamento verso un aumento dell'assorbimento e dell'immagazzinamento degli acidi grassi contribuisce all'accumulo di lipidi intramiocellulari (cioè all'accumulo di grasso nei muscoli e negli organi). In sostanza, quando le cellule diventano insulino-resistenti, favoriscono l'accumulo di grasso perché viene compromessa la loro capacità di rispondere correttamente ai segnali dell'insulina per l'assorbimento del glucosio. Poiché il glucosio è la principale fonte di energia per le cellule, la loro incapacità di assorbirlo le priva del prezioso carburante di cui hanno bisogno, portandole a sviluppare una sensazione di stanchezza e bassi livelli di energia.  

Fase 5 - L'accumulo di grasso provoca maggiore infiammazione e resistenza all'insulina 

Sia il grasso viscerale, che si trova intorno agli organi interni nella cavità addominale, sia il grasso intramiocellulare, che si accumula all'interno delle cellule muscolari, sono fonti di marcatori infiammatori. Il grasso viscerale è altamente attivo dal punto di vista metabolico e secerne citochine e adipochine pro-infiammatorie come TNF-alfa, IL-6 e leptina. Queste sostanze contribuiscono all'infiammazione cronica di basso grado, un fattore chiave nello sviluppo di condizioni come l'insulino-resistenza e le malattie cardiovascolari. Allo stesso modo, l'accumulo di grasso intramiocellulare altera i processi cellulari ed è associato a una maggiore produzione di marcatori infiammatori. TNF-alfa, IL-6 e altre citochine rilasciate dal grasso intramiocellulare possono compromettere la segnalazione dell'insulina nelle cellule muscolari, contribuendo ulteriormente alla disfunzione metabolica e all'insulino-resistenza. Nel complesso, sia il grasso viscerale che quello intramiocellulare svolgono un ruolo nell'infiammazione sistemica attraverso la secrezione di marcatori infiammatori, che hanno implicazioni significative per la salute metabolica e lo sviluppo di malattie croniche.

Fase 6 - L'insulino-resistenza porta a un aumento della glicemia (pre-diabete)

Nell'insulino-resistenza, le cellule diventano meno reattive ai segnali dell'insulina, in particolare quelle muscolari, grasse ed epatiche. In genere, l'insulina facilita l'assorbimento del glucosio in queste cellule promuovendo la traslocazione delle proteine trasportatrici di glucosio, come la GLUT4, sulla membrana cellulare. Tuttavia, questo processo è compromesso nell'insulino-resistenza, con conseguente riduzione dell'assorbimento di glucosio da parte delle cellule, in particolare nei tessuti muscolari e adiposi. Di conseguenza, il glucosio viene prelevato dal flusso sanguigno e inviato alle cellule per l'utilizzo energetico.

Fase 7 - Il pancreas va in tilt e alla fine fallisce (diabete)

Inizialmente, l'organismo tenta di compensare l'insulino-resistenza producendo più insulina (iperinsulinemia) per superare la ridotta reattività delle cellule. Questo meccanismo di compensazione aiuta a mantenere livelli di zucchero nel sangue relativamente normali nelle prime fasi dell'insulino-resistenza. Tuttavia, con il tempo, il pancreas può non riuscire a sostenere questa maggiore secrezione di insulina, portando a un declino della produzione di insulina e aggravando l'iperglicemia.

L'analisi del respiro, uno strumento di monitoraggio facile e affidabile della funzione metabolica.

Come descritto nel processo in 7 fasi di cui sopra, la conseguenza fondamentale che descrive unilateralmente la disfunzione metabolica è l'incapacità delle cellule di metabolizzare il glucosio, favorendo invece l'immagazzinamento dei nutrienti rispetto all'utilizzo per la produzione di energia. In poche parole, quando consumano cibo, i soggetti con disfunzioni metaboliche lo immagazzinano invece di utilizzarlo per alimentare l'organismo. La misurazione del rapporto di scambio respiratorio (RER), il bilancio tra la produzione di anidride carbonica e il consumo di ossigeno durante lo stato postprandiale (cioè dopo un pasto), è forse il metodo più semplice e affidabile per capire se le nostre cellule sono in grado di utilizzare il cibo che consumiamo. In individui metabolicamente sani, il rapporto di scambio respiratorio aumenterà precipitosamente dopo il consumo di cibo, indicando che le cellule assorbono e utilizzano i nutrienti ingeriti. Al contrario, nei soggetti metabolicamente compromessi, l'RER mostrerà un aumento repentino, a indicare che i nutrienti non possono entrare nelle cellule, essere ossidati e produrre l'anidride carbonica che altrimenti causerebbe l'aumento dell'RER. L'analisi del respiro non solo fornisce una misura diretta del meccanismo fondamentale che definisce la disfunzione metabolica, ma costituisce anche una valutazione non invasiva e semplice. Ciò è in contrasto con i metodi tradizionalmente utilizzati, come il clamp insulinico euglicemico, che richiede l'esecuzione di analisi del sangue da parte di medici esperti e la presenza in una struttura medica.