Ecologia del microbiota umano, parte 3, prof. Simone Guglielmetti

Il succo della questione

Il succo della questione è che il consumo acuto di saccarina compromette il controllo glicemico nell'uomo attraverso l'induzione di disbiosi intestinale.

Caso studio 6: come i grassi del latte inducono infiammazione intestinale

Spesso si fa una dieta grassa nel topo per indurre obesità, in questo studio si valutano gli effetti di diversi tipi di grassi. A diversi gruppi di topi vengono somministrate diete isocaloriche ad alto contenuto di grassi: - dieta low fat (controllo), LF - dieta a base di grassi saturi del latte, MF - dieta a base di grassi saturi del lardo (valutati solo all'inizio, poi non più esaminati per semplicità), LARD © Laila Pansera - 25 - dieta a base di PUFA (olio di semi di cartamo), PUFA. Si osserva che le diete grasse inducono un abbassamento della biodiversità del microbiota (lo avevamo già visto nei primi studi di obesità nel topo) e il cambiamento è diverso a seconda della dieta.Bacteroidetes - La dieta a base di PUFA aumenta i (ciò è in linea anche con altri studi) - La dieta MF aumenta i delta-proteobatteri (i principali proteobatteri nell'intestino sono i gamma), Bilophila wadsworthi in particolare aumenta una specie. C'è anche un effetto della dieta sull'infiammazione: la dieta ricca in grassi non cambia la fisiologia dei topi (di salute stanno bene). Ma nei topi IL10 knock out (IL10-/-) si è osservato un aumento della colite solo con la dieta MF, mentre non si rileva nessun cambiamento con la dieta a base di PUFA. I topi IL 10 sono una linea di topi in cui viene rotto il gene che codifica per IL 10, una citochina fondamentale per le risposte infiammatorie, perché spegne l'infiammazione e le risposte autoimmuni (soprattutto nell'intestino); se in questi topi interrompo questo gene, questi topi avranno una propensione allo sviluppo di patologie, soprattutto intestinali. Anche in un altro studio su topi.

trattati con DSS (sodio solfato destrano somministrato per gavage,che aumenta la propensione a sviluppare colite), una dieta MF porta ad un aumento dell'insorgenzadi colite rispetto a topi sottoposti a una dieta PUFA o LF. Bilophila wadsworthiaAnche in topi IL10 e in topi trattati con DSS e stata osservata l'espansione di .-/-Tutte queste osservazioni suggeriscono che una dieta MF comporta:- un aumento della colite solo con la dieta ricca in grassi del latteBilophila wadsworthia- un aumento della solo con la dieta ricca in grassi del latte. BilophilaLa domanda che sorge spontanea è: esiste un nesso tra l'aumento di colite, l'aumento diwadsworthia . E la dieta? La risposta è sì, e viene confermata dal seguente esperimento.© Laila Pansera - 26L'esperimento è stato fatto su topi germ free KO per IL10, quindi che sviluppano facilmente coliteperché hanno uno squilibrio linfocitario indotto geneticamente.Per vedere lo stato

infiammatorio hanno fatto una valutazione delle citochine infiammatorie, in particolare IFN-γ e IL12, che rappresentano una bilancia dello stato infiammatorio. In particolare alti livelli di IL12 e bassi livelli di IL10 indicano un aumento dell'infiammazione. Ai topi germ free sono state date le 3 diete: dieta LF, dieta MF, dieta ricca in PUFA. Si osserva che non c'è un cambiamento significativo in funzione della dieta rispetto a questi 3 parametri infiammatori (citochine infiammatorie) nei topi sterili.

Bilophila wadsworthia Poi hanno coltivato e l'hanno somministrata ai topi sterili (germ free). A tali topi vengono date le 3 diete: dieta LF, dieta MF, dieta ricca in PUFA. Si osserva una correlazione con la dieta MF, con la quale IL12 aumenta del doppio.

Lactobacillus murinus Lo stesso esperimento è stato fatto somministrando ai topi sterili (un altro batterio tipico dell'intestino del topo): non aumenta IL12 e non aumenta la colite. Quindi è

soloBilophila wadsworthia è l'associazione della dieta MF + ad aumentare l'infiammazione. La dieta MF oBilophila wadsworthia da soli non danno effetti immunogenici, solo se sono insieme aumenta ilfenomeno infiammatorio.Bilophila wadsworthia è un batterio solfato-riduttore scarsamente presente nell'intestino degli adultisani; però è emerso da studi clinici come patogeno o potenziale patogeno in campioni clinici diinfiammazioni intestinali (quali morbo di Crohn e appendicite). Esiste anche un report italiano in cuiBilophila wadsworthia si è ritrovata già dagli anni '80 nelle appendiciti.Bilophila wadsworthiaQual è il nesso tra l'assunzione di grasso, e la colite?Bilophila wadsworthia ha un metabolismo molto particolare, come molti dei delta-proteobatteri, èun anaerobio facoltativo: in presenza di ossigeno respira, come le cellule umane, in assenza diossigeno, come nell'intestino, fa uno switch verso un

Il metabolismo anaerobico avviene attraverso la respirazione anaerobica o la fermentazione. La respirazione aerobica utilizza l'ossigeno come accettore degli elettroni, tramite la catena di trasporto degli elettroni che li trasferisce all'enzima citocromo-C ossidasi. Tuttavia, esistono citocromo-ossidasi che possono trasferire gli elettroni su altre molecole diverse dall'ossigeno, permettendo così la respirazione anaerobica.

Un particolare batterio utilizza una molecola di taurina come accettore finale di elettroni per la sua respirazione anaerobica. La taurina è un amminoacido modificato che il batterio utilizza a fini metabolici. Viene degradata da specifici enzimi e il gruppo SO (solfito) viene ridotto a SH (solfuro di idrogeno). Il solfuro di idrogeno è una molecola aggressiva e infiammatoria per le mucose.

I ricercatori hanno quindi osservato,

fornendo i grassi del latte, la presenza del batterio negli stati infiammatori che produce a sua volta una molecola infiammatoria. Occorre capire perché nell'intestino c'è la taurina e da dove arriva. La taurina è presente in quantità per lo 0,1% del peso corporeo, quindi piuttosto abbondante. Nel fegato viene utilizzata per coniugare gli acidi biliari, quindi ad esempio formare l'acido taurocolico. La taurina è presente anche in moltissimi integratori e negli energy drinks (400 mg). La funzione degli acidi biliari è quella di emulsionare i grassi e consentirne l'assorbimento intestinale; non tutti gli acidi biliari sono uguali, possono infatti essere più o meno capaci di formare le micelle. Gli acidi biliari coniugati alla taurina riescono a formare micelle in maniera molto più efficiente. Un'altra cosa nota è che i grassi del latte sono tra quelli più difficili da emulsionare; infatti quando li introduciamo,il fegato è indotto a produrre maggiore quantità di acidi biliari coniugati alla taurina. In questo esperimento hanno fatto una misura relativa percentuale della quantità di acido taurocolico nell'aspirato di cistifellea, cioè nella bile di questi topi in dieta LF, in dieta PUFA o in dieta MF. Da questa analisi è emerso che la percentuale di acido taurocolico è significativamente maggiore nella bile dei topi alimentati con la dieta MF (come prova di quanto detto sopra). © Laila Pansera - 28 Il nesso con il batterio è stato dimostrato in un esperimento in vitro molto semplice: hanno preso il batterio e provato a coltivarlo in anaerobiosi in un terreno di controllo senza niente e aggiungendo i diversi tipi di bile dei topi alimentati con i diversi tipi di dieta sopra descritti. È risultato che il batterio cresce molto di più quando si aggiunge l'aspirato della bile dei topi alimentati con la dieta MF. Tirando le somme

Di quest’esperimento, possiamo vedere dimostrato che l’introduzione di grassi aumenta la coniugazione della taurina ai sali biliari, che causa un aumento del batterio. Per dimostrarlo in maniera ancora più inconfutabile e correlarlo alla colite è stato fatto un altro esperimento.

Per verificare se esiste un nesso diretto tra l’aumento della colite in questi topi e l’acido taurocolico, sono stati presi i topi IL10 KO propensi a sviluppare infiammazioni intestinali, dando per gavage del PBS (una soluzione fisiologica di controllo), del GC (acido glicocolico) e TC (acido taurocolico).

Il TC, da solo, ha determinato l’espansione di (come succede con la dieta MF) e un aumento significativo della colite. Quindi, il GC non induce la colite, mentre il TC sì, in presenza di questo batterio. Bilophila wadsworthia

Complessivamente, tutto quello che abbiamo visto indica che l’espansione di promossa dai sali biliari coniugati alla

ricca in grassi del latte, da sola, non è in grado di indurre la colite.

Il microbiota intestinale influisce sulla salute dei soggetti in funzione di alcuni aspetti:

• Bilophila wadsworthia: Quali batteri abbiamo nell'intestino: se questi topi non avessero avuto Bilophila wadsworthia, probabilmente questo processo non si sarebbe visto; nell'uomo è presente in un sottogruppo di qualche centinaio di soggetti (6-7%) che è capitato di analizzare negli anni.
• Predisposizione, ossia presenza di cofattori: se l'esperimento fosse stato effettuato con topi privi di qualsiasi alterazione del metabolismo, non si sarebbe visto il passaggio relativo all'insorgenza di colite; si è visto, infatti, in caso di mutazione del gene IL10. Nell'uomo ciò si può tradurre nel messaggio che noi possiamo avere molti altri cofattori, potenzialmente produttori della colite:

- Stress: è uno dei parametri che maggiormente influisce sulla funzionalità intestinale

- Stile di vita: es. alimentazione povera di fibra dà poco substrato a quei

batteri che• producono molecole