Le calorie indicate sull’etichetta degli alimenti non raccontano tutta la storia

Il team di ricerca coordinato dal professor Bruce Rittmann dell’ASU, direttore del Biodesign Swette Center for Environmental Biotechnology e professore ordinario di ingegneria ambientale, insieme alla prima autrice Taylor Davis, assistente di ricerca laureata presso l’ASU, hanno sviluppato un modello che dimostra come i batteri intestinali svolgano un ruolo sorprendentemente importante nella quantità di calorie che assorbiamo, il che significa che le etichette alimentari potrebbero non raccontare tutta la storia. I risultati, ottenuti anche con la collaborazione di scienziati dell’AdventHealth Translational Research Institute di Orlando, in Florida, sono stati pubblicati su PLOS One.

In uno studio controllato, le persone che seguivano una dieta ricca di fibre assorbivano circa 116 calorie in meno al giorno rispetto a quelle che seguivano una tipica dieta occidentale, senza avvertire una maggiore sensazione di fame.

Il conteggio delle calorie stampato su una confezione alimentare potrebbe sembrare una misura semplice della quantità di energia che si otterrà mangiando quel prodotto. Tuttavia, il numero sull’etichetta non corrisponde necessariamente alle calorie effettivamente assorbite dal corpo. Uno dei motivi è che la digestione non si limita alla semplice scomposizione del cibo. Dipende anche da trilioni di microrganismi che vivono all’interno del sistema digerente.

I ricercatori dell’Arizona State University hanno sviluppato un modello matematico che esplora questa parte spesso trascurata della digestione. Noto come DAMM, acronimo di digestione, assorbimento e metabolismo microbico, il modello traccia il percorso del cibo attraverso il tratto digerente, la quantità di energia che il corpo assorbe direttamente e come i microbi intestinali elaborano ciò che rimane. Stima inoltre quali prodotti della digestione vengono assorbiti e quali vengono eliminati dall’organismo come scarti.

Tenendo conto della relazione tra dieta, digestione umana e batteri intestinali, i ricercatori sperano di migliorare la nostra comprensione dell’obesità, del diabete e di altri disturbi metabolici. Con ulteriori sviluppi, questo approccio potrebbe in futuro aiutare gli operatori sanitari a creare diete personalizzate per i singoli pazienti.

“La digestione non è solo un processo umano, ma una collaborazione tra il nostro corpo e trilioni di microbi che vivono nell’intestino”, ha affermato la professoressa Rosa Krajmalnik-Brown. “DAMM ci offre un nuovo e potente strumento per quantificare il contributo di questi partner microbici alla salute e all’equilibrio energetico dell’uomo, e per sottolineare l’importanza di nutrire adeguatamente i microbi intestinali.”

Da oltre 100 anni, gli scienziati utilizzano un sistema basato sui parametri di Atwater per stimare quanta energia le persone possono ricavare dal cibo. Questo metodo assegna un valore calorico medio a ciascun grammo di grassi, carboidrati e proteine, e utilizza tali valori per calcolare l’energia totale disponibile.

Sebbene questo approccio sia pratico e ampiamente utilizzato, non è in grado di spiegare completamente cosa accade durante la digestione. In particolare, non tiene conto di come i diversi alimenti nutrano i batteri intestinali o di come questi batteri trasformino il materiale non digerito in sostanze che il corpo può utilizzare come energia.

Un esempio importante riguarda gli acidi grassi a catena corta. Questi composti vengono prodotti quando i microbi presenti nel colon scompongono le fibre e altri componenti alimentari che attraversano il tratto digestivo superiore senza essere assorbiti. Alcuni di questi acidi grassi possono entrare nel flusso sanguigno e fornire calorie aggiuntive.

Per comprendere meglio queste interazioni, i ricercatori si sono basati su un precedente studio controllato sull’alimentazione, volto a indagare come il microbiota intestinale influenzi il bilancio energetico umano. Il microbiota intestinale è costituito dall’enorme comunità di batteri e altri microrganismi che popolano l’apparato digerente.

Nello studio clinico, adulti sani hanno seguito uno dei due piani alimentari attentamente studiati. Il primo era una dieta che favoriva il miglioramento del microbiota intestinale, contenente quantità significative di fibre e amido resistente (meno alimenti trasformati e alimenti con particelle di dimensioni maggiori). L’amido resistente è un tipo di carboidrato che sfugge a gran parte della normale digestione nell’intestino tenue, raggiungendo così il colon, dove i microbi possono scomporlo.

Il secondo piano alimentare assomigliava a una tipica dieta occidentale, con minori quantità di fibre e amido resistente (più alimenti trasformati e di dimensioni più piccole).

Nonostante entrambe le diete fossero state ideate appositamente per lo studio, i partecipanti hanno assorbito quantità di energia notevolmente diverse. Coloro che seguivano la dieta occidentale hanno assorbito circa 116 calorie in più al giorno rispetto a coloro che seguivano la dieta ricca di fibre.

Un dato forse altrettanto interessante è che le persone che seguivano un regime alimentare più ricco di fibre non hanno riferito di avvertire una maggiore sensazione di fame.

I risultati suggeriscono che la quantità di energia che le persone ricavano dal cibo dipende in parte dalla sua composizione e dal modo in cui attraversa il sistema digerente. Differenze nella lavorazione degli alimenti, nel contenuto di fibre e nell’attività microbica possono influenzare il risultato finale.

“Ciò che rende davvero unico il modello DAMM è la sua capacità di collegare quantitativamente il metabolismo umano al metabolismo dei microrganismi presenti nel colon, in un modo che corrisponde ai risultati dello studio clinico e fornisce informazioni fondamentali su come la comunità microbica interagisce con l’ospite umano”, ha affermato Rittmann.

Il modello DAMM offre un metodo più dettagliato per tracciare l’energia contenuta negli alimenti dal momento in cui entrano nel sistema digerente.

Innanzitutto, esamina il contenuto di proteine, carboidrati e grassi nella dieta di una persona e stima quanta energia utilizzabile viene assorbita nel tratto gastrointestinale superiore.

Successivamente, il digerente segue il materiale rimanente mentre si sposta nel colon. Qui, i microbi intestinali scompongono i nutrienti sfuggiti alla digestione precedente, producendo composti come gli acidi grassi a catena corta. L’organismo può assorbire parte di questi composti attraverso il colon e utilizzarli come ulteriore fonte di energia.

Il modello include anche la produzione di metano da parte di alcuni microrganismi chiamati metanogeni, che generano metano come parte del loro metabolismo.

Secondo i calcoli dei ricercatori, gli acidi grassi a catena corta assorbiti dal colon forniscono in media circa 140 calorie al giorno. Ciò rappresenta circa il 7,4% dell’energia totale utilizzabile ricavata dal cibo.

In termini più generali, il modello ha stimato che circa l’85% dell’energia utilizzabile provenisse dal tratto gastrointestinale superiore, mentre circa il 15% provenisse dal tratto gastrointestinale inferiore, dove i microbi rivestono un’importanza particolare.

Questi risultati evidenziano perché i calcoli calorici tradizionali non possono descrivere appieno la digestione umana. Una parte significativa dell’energia disponibile per l’organismo è influenzata dai processi microbici che i calcoli convenzionali riportati sulle etichette alimentari non misurano esplicitamente.

Quando il team ha confrontato le previsioni di DAMM con le misurazioni effettive dello studio sulla dieta controllata, il modello ha prodotto stime più vicine all’assorbimento calorico osservato rispetto a quelle generate utilizzando il metodo convenzionale di Atwater.

Il metodo precedente tendeva generalmente a sottostimare la quantità di calorie assorbite dai partecipanti. Includendo il metabolismo microbico, il metodo DAMM ha fornito una stima più accurata dell’energia ricavata dalle diverse diete.

Una delle caratteristiche più rivelatrici del modello è la sua capacità di tenere conto delle differenze tra le diete.

La dieta che potenzia il microbiota intestinale ha fornito al colon una maggiore quantità di fibre e altri materiali fermentabili. Ciò ha permesso ai microbi intestinali di disporre di ulteriori sostanze da scomporre, aumentando la loro produzione di acidi grassi a catena corta.

DAMM ha previsto questo aumento, in linea con il modello osservato nello studio clinico controllato. I partecipanti che seguivano la dieta che potenzia il microbiota presentavano livelli più elevati di acidi grassi a catena corta nelle misurazioni effettuate sul siero del sangue e sulle feci.

Questi composti sono importanti perché illustrano quanto strettamente siano connesse l’attività microbica e il metabolismo umano. I batteri intestinali possono trasformare i componenti del cibo che altrimenti attraverserebbero il sistema digerente in molecole che il corpo può assorbire e utilizzare per produrre energia.

Tuttavia, produrre una maggiore quantità di questi composti non significa necessariamente assorbire più calorie in generale.

In realtà, i partecipanti che seguivano la dieta per migliorare il microbiota hanno assorbito meno calorie nette rispetto a coloro che seguivano la dieta occidentale, nonostante la dieta ad alto contenuto di fibre favorisse una maggiore attività microbica e aumentasse la produzione di acidi grassi a catena corta.

Questa apparente contraddizione diventa più facile da comprendere se si esaminano separatamente le diverse fasi della digestione. Sebbene i microbi intestinali possano generare ulteriore energia utilizzabile, anche la quantità assorbita direttamente dal cibo nel tratto digerente superiore è importante.

DAMM aiuta i ricercatori a distinguere tra questi contributi. Stima quanta energia il corpo estrae prima che il cibo raggiunga il colon, quanta energia producono i microbi dal materiale rimanente e quanta viene infine assorbita o eliminata.

Riunendo la digestione umana e il metabolismo microbico in un unico quadro matematico, i ricercatori hanno creato uno strumento che potrebbe aiutare a spiegare perché diete diverse producono effetti diversi sul bilancio energetico del corpo.

Questo approccio potrebbe, a lungo termine, migliorare la comprensione da parte degli scienziati di come la dieta influenzi l’obesità, il diabete e altre patologie metaboliche. Inoltre, apre la possibilità di elaborare piani nutrizionali che tengano conto non solo dei nutrienti presenti negli alimenti, ma anche di come questi interagiscono con i microbi che vivono nell’intestino di ogni individuo.

Per ora, il modello fornisce un quadro di riferimento per la ricerca, piuttosto che un metodo pronto all’uso per la prescrizione di diete personalizzate. Saranno necessari ulteriori studi per determinarne l’efficacia in diverse popolazioni, modelli alimentari e composizioni del microbiota.

Davis TL, Dirks B, Carnero EA, Corbin KD, Smith SR, Marcus A, Krajmalnik-Brown R, Rittmann BE. Modeling the microbial contribution to human energy balance using the Digestion, Absorption, and Microbial Metabolism (DAMM) model. PLoS One. 2026 May 27;21(5):e0347668. doi: 10.1371/journal.pone.0347668. PMID: 42201874; PMCID: PMC13215556.