Noi umani trascorriamo circa un terzo della nostra vita dormendo. Il sonno rappresenta infatti una necessità fisiologica indispensabile per ristorare il corpo e la mente e per garantire all’individuo uno stato psicofisico ottimale. Nonostante la sua importanza fisiologica, disturbi del sonno come insonnia e sonnolenza diurna sono sempre più diffusi nella nostra società. Queste problematiche sono legate a un’alterazione nella regolazione del ciclo sonno/veglia, che è influenzato da una molteplicità di fattori, sia interni sia esterni, come lo stress psicologico e l’alimentazione[1].
Uno studio pubblicato su Scientific Reports a dicembre 2020 ha indagato il ruolo del microbiota intestinale nella regolazione del sonno. Per condurre la ricerca, i ricercatori hanno comparato l’alternanza sonno/veglia e il profilo metabolomico della flora batterica del cieco intestinale tra un gruppo di topi controllo e un gruppo di topi depleti del microbiota intestinale a seguito di trattamento antibiotico[1].
Asse microbiota-intestino-cervello
Perché si ritiene che il microbiota intestinale possa influenzare il ritmo sonno/veglia? Per rispondere a questa domanda è necessario considerare l’asse intestino-cervello. Con questo termine ci si riferisce a un complesso sistema di comunicazione bidirezionale tra il cervello e il tratto gastrointestinale. Ormoni, neurotrasmettitori e mediatori del sistema immunitario sono alla base di questo collegamento biochimico tra i processi cognitivi ed emotivi cerebrali e le funzioni intestinali[2].
La rete di interazioni tra intestino e cervello coinvolge:
- il sistema nervoso centrale e autonomo;
- il sistema nervoso enterico;
- l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene:
- il sistema immunitario.
Disfunzioni in qualunque livello dell’asse si ripercuotono a cascata su tutti gli altri componenti[2]. Pertanto, lo stato di salute dell’intestino si riflette sul cervello e viceversa.
Il ruolo del microbiota nell’asse intestino-cervello
In questo già complesso sistema di comunicazione bidirezionale tra intestino e cervello, è però necessario considerare un altro protagonista, il microbiota intestinale. Diversi tipi di stress psicologico possono alterare la composizione e la biomassa totale della comunità microbica intestinale[2]. Contemporaneamente, però, il comportamento dell’individuo, il suo umore e le sue funzioni cognitive possono essere modulate dalla flora intestinale. Il microbiota intestinale ha infatti un ruolo chiave nella produzione e nel turnover di neurotrasmettitori e di fattori neurotrofici che, attraverso il nervo vago e il sistema circolatorio, possono trasmettere informazioni al sistema nervoso centrale dal lume intestinale[2].
La deplezione del microbiota intestinale altera la struttura sonno/veglia
Lo studio condotto da Ogawa e colleghi ha evidenziato che la condizione di deplezione del microbiota intestinale causa importanti modificazioni nei pattern del sonno REM e del sonno NREM.
In particolare, il tempo trascorso nella fase NREM del sonno per i topi microbiota-depleti è stato:
- minore rispetto ai controlli nel periodo di luce, che corrisponde al periodo di sonno per i topi;
- maggiore rispetto ai controlli nel periodo di buio, la fase attiva per questi roditori.
Questo dato indica un’alterazione della ritmicità circadiana comportamentale conseguente alla deplezione del microbiota intestinale. A causa della minor durata del sonno NREM durante il periodo di luce e della maggior frequenza di transizione tra sonno NREM e sonno REM, la condizione di deplezione del microbiota intestinale risulta associata anche a un incremento del tempo totale trascorso nella fase REM del sonno.
La deplezione del microbiota intestinale modifica la produzione di metaboliti connessi alla neurotrasmissione
Per cercare di individuare un possibile collegamento tra il microbiota e la regolazione del sonno, i ricercatori hanno confrontato il profilo metabolico del contenuto cecale dei due gruppi sperimentali. Condizioni di disbiosi si associano infatti a variazioni nello stato metabolico dell’intestino, dal momento che il microbiota intestinale ha un ruolo fondamentale nel processare composti derivati dagli alimenti.
Nei topi microbiota-depleti si registra una riduzione significativa dei composti della vitamina B6, co-fattore fondamentale richiesto dall’enzima che catalizza la sintesi di dopamina e serotonina. Questo porta nei topi trattati con antibiotici alla completa assenza o a una forte riduzione di serotonina, dopamina, noradrenalina e adrenalina. Al contrario, i neurotrasmettitori inibitori GABA e glicina sono presenti in concentrazioni maggiori nelle feci dei topi microbiota depleti.
Conclusioni
I risultati ottenuti in questa ricerca indicano che condizioni di disbiosi a livello del microbiota intestinale, dovute a stress psicologici e/o a cattive abitudini alimentari, potrebbero promuovere disturbi del sonno quali insonnia e sonnolenza diurna. La disbiosi intestinale si associa infatti ad un’alterata produzione a livello intestinale di neurotrasmettitori coinvolti nella regolazione del ciclo sonno/veglia. In particolare, i ricercatori ipotizzano che l’elemento di collegamento tra il microbiota intestinale e il sistema nervoso centrale nella modulazione del sonno sia la serotonina. A livello centrale la segnalazione serotoninergica è connessa alla regolazione del sonno REM e del sonno NREM. Questo neurotrasmettitore risulta però assente nell’intestino dei topi microbiota-depleti.
La deplezione della flora intestinale si associa anche a una significativa riduzione nei livelli di adrenalina, noradrenalina e dopamina, che sono i principali neurotrasmettitori coinvolti nella regolazione del risveglio. La riduzione di questi neurotrasmettitori e il contemporaneo aumento della concentrazione di neurotrasmettitori inibitori conseguente alla deplezione del microbiota intestinale potrebbe influenzare il ciclo sonno/veglia anche indirettamente, attraverso la modulazione di diverse funzioni periferiche come il flusso di sangue all’intestino. Infine, il microbiota intestinale e i suoi metaboliti presentano ritmi circadiani. Questo fa ipotizzare che la comunità microbica intestinale possa influenzare i pattern sonno/veglia anche attraverso l’orologio circadiano.
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Referenze
- Y. Ogawa et al., 2020. Gut microbiota depletion by chronic antibiotic treatment alters the sleep/wake architecture and sleep EEG power spectra in mice. Sci Rep 10 (1).
- M. Carabotti, A. Scirocco et al., 2015. The gut-brain axis: interactions between enteric microbiota, central and enteric nervous systems. Annals of Gastroenterology 28 (2), 203-209.
