Asimmetria dentale può causare deficit cognitivi: lo studio

L’asimmetria dentale ha effetti sulle aree del cervello associate alla memoria e può causare malattie legate a deficit cognitivi come la demenza.

La scoperta arriva da uno studio condotto da un gruppo di ricercatori dei dipartimenti di “Ricerca Traslazionale e delle Nuove Tecnologie in Medicina e Chirurgia” e “Scienze Veterinarie” dell’Università di Pisa.

“I risultati della ricerca indicano che il movimento della mandibola e il contatto fra i denti possono influenzare l’attenzione, le funzioni cognitive e i processi plastici cerebrali”, spiega la dottoressa Maria Paola Tramonti Fantozzi, assegnista del Dipartimento di Ricerca Traslazionale.

Secondo lo studio, l’asimmetria dentale e mandibolare provocherebbe infatti una serie di asimmetrie a catena:

• Muscoli più sviluppati.
• Pupilla con diametro più grande da un lato.
• Modificazione unilaterale di alcuni geni associati alla memoria.

Asimmetria dentale: il metodo di ricerca

La sperimentazione alla base della ricerca è stata eseguita in volontari sani che, durante il morso, attivavano maggiormente i muscoli di un lato rispetto all’altro.

Molti di essi non lamentavano disturbo durante il movimento della mandibola, ma tutti presentavano, oltre a questa asimmetria muscolare, anche un’asimmetria del diametro delle pupille.

I ricercatori hanno osservato che correggendo l’occlusione con un bite costruito ad hoc, si eliminavano sia l’asimmetria muscolare che quella delle pupille e che i soggetti miglioravano significativamente la performance nei test di abilità visuo–spaziale.

Gli esperimenti condotti sui modelli animali hanno inoltre mostrato che la sezione unilaterale di alcune diramazioni nervose dentali produceva, nel giro di 1 o 2 mesi, una modificazione asimmetrica dell’espressione di alcuni geni importanti per la regolazione della plasticità neuronale, a livello della corteccia cerebrale e dell’ippocampo, la zona del cervello associata alla memoria.

“L’asimmetria pupillare associata a quella muscolare ci fa pensare che le asimmetrie del nervo trigemino, quello che innerva gran parte della bocca, sbilancino l’attività dei sistemi che regolano il diametro pupillare e l’eccitabilità del cervello, creando un’asimmetria a livello degli emisferi cerebrali, che peggiora la prestazione cognitiva.

Inoltre, le modificazioni a lungo termine nei geni che regolano la plasticità neuronale indicano che le disfunzioni trigeminali potrebbero peggiorare nel tempo la nostra memoria e le nostre capacità intellettuali, con potenziali applicazioni anche alle patologie neurodegenerative”, dice Tramonti Fantozzi.

Asimmetria dentale: lo studio scientifico

L’input trigemino esercita effetti acuti e cronici sul cervello, modulando le funzioni cognitive.

Il legame tra input trigeminale e cognizione potrebbe contribuire allo sviluppo di disturbi neurodegerativi.

Nuovi dati da esseri umani e animali suggeriscono che questi effetti sono causati da influenze trigeminali sul Locus Coeruleus (LC), uno dei nuclei del sistema nervoso centrale.

Nell’uomo, una buona funzione masticatoria aiuta a preservare le funzioni cerebrali, riducendo il rischio di sviluppare la malattia di Alzheimer e altre forme di demenza.

Nei topi adulti, la riabilitazione masticatoria migliora notevolmente la memoria spaziale.

Negli esseri umani con attività massetere (muscolo masticatorio) asimmetrica, la correzione occlusale ha migliorato la cognizione, insieme a riduzioni delle dimensioni della pupilla e dell’anisocoria (differenza di grandezza tra le 2 pupille).

In particolare, le riduzioni delle dimensioni della pupilla a riposo sul lato ipertonico hanno predetto miglioramenti cognitivi.

Nei topi adulti, una sezione distale unilaterale del ramo mandibolare trigemino ha ridotto, sul lato controlaterale, l’espressione di c-Fos (tronco encefalico) e BDNF (tronco encefalico, ippocampo, corteccia frontale).

Questo risultato controintuitivo può essere spiegato dal seguente modello: la perdita di percezione del contatto dei denti sul lato lesionato si traduce in un aumento dello sforzo occlusale, che migliora gli input afferenti dai fusi muscolari e dai recettori parodontali posteriori, risparmiati dalla lesione distale.

Questo sforzo porta a un ridotto coinvolgimento del lato intatto, con una corrispondente riduzione degli input relativi al LC e dell’espressione genica di c-Fos e BDNF.

In conclusione, gli effetti acuti della malocclusione sulla performance sembrano mediati dal LC, che potrebbe anche contribuire alla disfunzione trofica cronica indotta dalla perdita dell’input trigemino.

Input trigemino e funzioni cerebrali

La masticazione migliora la vigilanza, accelera l’elaborazione cognitiva, abbrevia il tempo di reazione, riducendo le latenze dei corrispondenti potenziali correlati all’evento.

Insieme al miglioramento dei compiti cognitivi, aumenta anche l’ossigeno nel sangue cerebrale e la dilatazione della pupilla (midriasi) .

Questi effetti sono piuttosto specifici, in quanto non possono essere attribuiti solo all’eccitazione motoria.

Inoltre, i cambiamenti indotti dalla masticazione nelle prestazioni cognitive e nella midriasi sono positivamente correlati, suggerendo un meccanismo di guida comune.

I soggetti che mostrano un’asimmetria nell’attività di elettromiografica mandibolare (EMG) durante il serraggio (tenere chiusi con forza i denti) migliorano le prestazioni cognitive e la midriasi a riposo quando l’asimmetria EMG è corretta da un’ortesi.

Mentre, l’estrazione molare bilaterale o la rimozione delle corone dei denti in topi adulti provoca danni alla memoria, con perdita di spine cellulari e dendritiche a livello dell’ippocampo.

Inoltre, sono stati osservati gravi deficit nella memoria spaziale e una ridotta attivazione ippocampale durante compiti spaziali.

I deficit descritti nei topi sono peggiorati con l’età e il tempo dopo la rimozione dei denti e sono stati prevenuti applicando corone artificiali.

Asimmetria dentale: gli effetti acuti

I segnali trigeminali sono i più potenti afferenti cranici nel sostenere l’attività del Sistema di attivazione reticolare ascendente (ARAS), che migliora l’eccitazione e le prestazioni durante il risveglio.

In questa prospettiva, un’attività sensomotoria trigeminale asimmetrica può indurre, attraverso l’ARAS, uno squilibrio nell’attivazione corticale.

Questa asimmetria porterebbe, a sua volta, a un deterioramento della funzione cognitiva.

Esistono infatti prove che uno squilibrio corticale, ottenuto da una lesione unilaterale, è più dannoso per le funzioni cognitive rispetto a una doppia lesione simmetrica.

Infatti, i deficit cognitivi indotti da una lesione corticale unilaterale possono scomparire a seguito di una seconda lesione simmetrica, indicando così che è lo squilibrio corticale indotto dalla lesione e non la lesione stessa a essere responsabile dei deficit.

Inoltre, i deficit cognitivi causati da lesioni cerebrali asimmetriche nell’uomo sono ridotti da stimolazioni sensoriali asimmetriche, applicate per correggere lo squilibrio corticale.

Le vie trigeminali verso ARAS implicate nel controllo cognitivo coinvolgono i neuroni noradrenergici Locus Coeruleus.

L’attività LC, stimata registrando la dimensione della pupilla, viene modificata dall’input trigemino.

L’asimmetria nell’attività EMG dei muscoli masticatori osservata durante il serraggio, innescano uno squilibrio nell’input relativo sia ai fusi muscolari che ai recettori parodontali.

Infatti, è correlata con un’asimmetria della dimensione pupillare (anisocoria) a riposo.

Sia l’anisocoria che l’asimmetria EMG scompaiono quando viene applicato un morso di correzione.

Inoltre, la stimolazione della prestazione cognitiva indotta dalla masticazione si sviluppa parallelamente al miglioramento della dilatazione della pupilla.

Questa è dovuta alla concomitante attivazione fasica dei neuroni LC, suggerendo così che gli effetti della masticazione sulla prestazione cognitiva sono attribuibili all’attivazione del LC.

Asimmetria dentale: gli effetti cronici

Il Locus Coeruleus potrebbe anche essere coinvolto negli effetti neurodegenerativi cronici osservati dopo la rimozione dei denti.

Questa struttura influenza l’accoppiamento neurovascolare, mantiene l’integrità della barriera ematoencefalica, alimenta l’attività metabolica degli astrociti e i livelli intracellulari di Ca2 + (calcio).

Stimola la fagocitosi della placca β-amiloide da parte della microglia (cellule presenti nel sistema nervoso centrale), regola i livelli di β-amiloide e inibisce il rilascio di citochine e chemochine, che sono alla base della reazione infiammatoria della microglia.

La degenerazione del LC si verifica molto presto nel morbo di Parkinson e nel morbo di Alzheimer.

E si è visto che i neuroni LC possano innescare processi neurodegenerativi, che si diffondono ad altre strutture del proencefalo attraverso le fibre noradrenergiche.

Lo sviluppo del LC dipende dai neuroni sensoriali trigeminali, che forniscono al LC i fattori di trascrizione, fondamentali per la sopravvivenza e la differenziazione dei suoi neuroni.

Le fibre muscolari mandibolari, i denti e le vibrisse forniscono anche fattori neurotrofici, che sostengono la sopravvivenza dei neuroni LC, la cui azione persiste per tutta l’età adulta.

La perdita di input afferenti trigeminali può ridurre la disponibilità di neurotrofine per i neuroni LC.

Portando alla loro disfunzione / degenerazione e a livelli ridotti del tronco cerebrale degli enzimi che sintetizzano la noradrenalina dopamina-β-idrossilasi (DBH) e tirosina idrossilasi (TH).

Obiettivi dello studio

Il primo scopo dello studio era di indagare se gli effetti della correzione di un input trigemino asimmetrico sulla performance cognitiva sono mediati da uno spostamento nell’attività LC, dedotto dalla registrazione della dimensione della pupilla.

Per affrontare questo scopo, hanno reclutato soggetti umani che mostravano una significativa asimmetria nell’attività EMG dei muscoli masseteri durante il serraggio.

In questi soggetti, una correzione occlusale (utilizzando un morso) ha salvato l’equilibrio dell’attività EMG durante il serraggio.

Abbiamo verificato se l’uso del morso, in 2 diverse posizioni della mandibola (archi aperti e chiusi), influiva in modo acuto sulle prestazioni cognitive, monitorando le dimensioni della pupilla e la midriasi.

Il secondo obiettivo era quello di documentare se uno squilibrio trigeminale cronico nei topi può portare a segni molecolari di asimmetria LC, eseguendo una rimozione unilaterale delle cuspidi dei denti molari o una sezione distale unilaterale del trigemino ramo mandibolare.

In particolare, abbiamo studiato se queste sezioni influenzassero asimmetricamente sull’espressione degli enzimi che sintetizzano la noradrenalina nel tronco encefalico e dei geni codificanti c-Fos e BDNF LC-dipendenti nelle regioni target della LC.

Asimmetrie dentali: i risultati ottenuti

I risultati ottenuti in condizioni acute nell’uomo indicano che i cambiamenti nella condizione occlusale e nella posizione della mandibola modificano le prestazioni attraverso i cambiamenti nell’attivazione della LC.

Inoltre, i cambiamenti delle prestazioni erano fortemente correlati a quelli nella midriasi.

La correlazione tra modifiche della prestazione e anisocoria a riposo indica che le asimmetrie toniche indotte dal trigemino nella scarica LC sono dannose per le prestazioni cognitive.

Al contrario, il bilanciamento occlusale ripristina le prestazioni cognitive e questo è associato, sul lato ipertonico, a una riduzione della dimensione della pupilla.

Queste osservazioni sottolineano che il bilanciamento occlusale può rappresentare uno strumento per il recupero di uno squilibrio, migliorando le prestazioni soggettive e può essere sfruttato sia all’interno di programmi formativi che riabilitativi.

Segni di un’asimmetria dentale cronica nell’attività del sistema noradrenergico sono stati forniti anche nel gruppo della neurectomia trigeminale, sia a livello ippocampale che corticale frontale.

Dove i valori di BDNF erano ridotti sul lato intatto, suggerendo così una ridotta attività noradrenergica centrale a questo livello.

Questo risultato potrebbe essere dovuto alla rimozione delle influenze inibitorie dai recettori parodontali e dai nocicettori sui motoneuroni elevatori del lato lesionato, aumentando lo sforzo masticatorio su questo lato e riducendo l’uso del lato intatto durante l’attività oromotoria.

“Ovviamente, sono necessari ulteriori esperimenti per fornire prove più convincenti del coinvolgimento del LC negli effetti trigeminali cronici sul cervello.

Ma questo lavoro testimonia il ruolo importante che l’Università può giocare nella società moderna.

Ovvero mettere a fuoco le domande che nascono dalle molteplici attività umane, così da trovare risposte per aumentare la nostra capacità di comprendere la realtà e di migliorarla”, conclude il professore Diego Manzoni dell’Ateneo pisano coordinatore del gruppo di ricerca interdipartimentale.