Nuove evidenze collegano il microbiota intestinale all’obesità

Un nuovo studio della Johns Hopkins Children’s Center condotto su modelli di topo con sindrome metabolica mostra nuove evidenze che il microbioma intestinale – un “giardino” di geni batterici, virali e fungini – svolge un ruolo sostanziale nello sviluppo dell’obesità e dell’insulino-resistenza nei mammiferi, compresi gli umani.

Il rapporto dei risultati, pubblicato il 24 gennaio su Mucosal Immunology, evidenzia il la possibilità di  prevenire l’obesità e il diabete manipolando i livelli e i rapporti dei batteri intestinali e / o modificando i percorsi chimici e biologici dei geni che attivano il metabolismo.

“Questo studio aumenta la nostra comprensione di come i batteri possano causare l’obesità e abbiamo trovato particolari tipi di batteri nei topi che erano fortemente legati alla sindrome metabolica “, dice David Hackam, chirurgo e co -Direttore del Johns Hopkins Children’s Center e autore senior dello studio. “Con questa nuova conoscenza possiamo cercare nuovi modi per controllare i batteri responsabili o i geni correlati e auspicabilmente, prevenire l’obesità nei bambini e negli adulti“.

La sindrome metabolica, un insieme di condizioni tra cui obesità intorno alla vita, glicemia alta e aumento della pressione sanguigna, è un fattore di rischio per malattie cardiache, ictus e diabete. Sebbene non sia nota alcuna causa precisa per la sindrome metabolica, studi precedenti sul recettore Toll-like 4 (TLR4), una proteina che riceve segnali chimici per attivare l’infiammazione, hanno suggerito che il TLR4 potrebbe essere responsabile in parte del suo sviluppo.

“Come e perché TLR4 può essere responsabile della sindrome metabolica, tuttavia, non è chiaro”, dice Hackam. Forse, secondo il team di ricerca, la segnalazione TLR4 in diverse cellule e la loro associazione con l’ambiente batterico potrebbe avere effetti diversi sullo sviluppo della sindrome metabolica.

Per determinare se TLR4 specificamente nell’epitelio intestinale (strato di cellule che rivestono l’intestino tenue e crasso) causa lo sviluppo della sindrome metabolica, il gruppo di ricerca ha condotto una serie di esperimenti su topi normali e su topi geneticamente modificati per essere privati di TLR4 nel loro epitelio intestinale.

I ricercatori hanno alimentato entrambi i gruppi di topi  con “standard chow” o con cibo con il 22% di calorie grasse, per 21 settimane.

Rispetto ai topi normali, quelli privi di TLR4 hanno mostrato una serie di sintomi coerenti con la sindrome metabolica, come un significativo aumento di peso, un aumento del grasso corporeo e del fegato e dell’insulino-resistenza.

( Vedi anche:Il microbiota intestinale mantiene sana la mente con l’ aiuto del sistema immunitario).

I ricercatori hanno quindi alimentato entrambi i gruppi di topi con una dieta ricca di grassi composta da calorie per il 60% di grassi per 21 settimane, per scoprire se la dieta avrebbe influenzato lo sviluppo della sindrome metabolica. Ancora una volta, i topi geneticamente modificati hanno guadagnato molto più peso e hanno avuto più grasso corporeo e nel fegato, rispetto ai topi normali.

Per confermare il ruolo dell’espressione di TLR4 nell’epitelio intestinale, i ricercatori hanno modificato geneticamente altri tre gruppi di topi: un gruppo ha espresso TLR4 solo nell’epitelio intestinale, un altro gruppo mancava TLR4 in tutte le cellule del corpo e il terzo gruppo mancava TLR4 solo nel sangue.

Tutti i gruppi hanno mangiato cibo standard e tutti i gruppi avevano peso corporeo, grasso corporeo e grasso del fegato simili e tolleranza al glucosio rispetto ai controlli. Rispetto ai topi normali, il grasso della pancia e dell’intestino tenue era maggiore nei topi privi di TLR4 solo nell’epitelio intestinale. Questo, secondo i ricercatori, fornisce ulteriori prove del fatto che è necessario eliminare TLR4 specificamente dall’epitelio intestinale per sviluppare la sindrome metabolica.

Per indagare sul ruolo che la composizione batterica dell’intestino aveva sui topi, Hackam e il suo team hanno poi somministrato antibiotici ai topi privi di TLR4 nell’ epitelio intestinale e ai topi normali. Gli antibiotici riducevano significativamente la quantità di batteri nel tratto intestinale e prevenivano tutti i sintomi della sindrome metabolica nei topi che mancavano di TLR4 nei loro epiteliali intestinali.

Ciò dimostra, dicono i ricercatori, che i livelli batterici possono essere manipolati per prevenire lo sviluppo della sindrome metabolica.

Per esplorare ulteriormente il ruolo di TLR4 nell’ epiteliao intestinale sullo sviluppo della sindrome metabolica, il team di ricerca ha analizzato campioni fecali dai topi con deficit di TLR4 nell’ epitelio intestinale  e nei topi normali. Il team ha scoperto che specifici gruppi di batteri che contribuiscono allo sviluppo della sindrome metabolica sono stati espressi in modo diverso nei topi deficienti, rispetto ai topi normali. I ricercatori hanno anche determinato che i batteri esprimevano geni che li rendevano “meno affamati” e quindi meno capaci di digerire i nutrienti presenti nel cibo. Ciò ha comportato una maggiore abbondanza di cibo da assorbire per il topo e questo ha contribuito all’obesità.

I ricercatori hanno poi analizzato i geni espressi nel rivestimento della mucosa intestinale – il sito in cui si verifica l’assorbimento di cibo – nei topi con deficit epiteliale intestinale TLR4 e nei topi normali. Il team ha determinato che geni importanti nella via metabolica del recettore attivato da  geni della proliferazione perossisomale (PPAR) sono stati significativamente soppressi nei topi deficienti. La somministrazione di antibiotici ha prevenuto le differenze nella regolazione genica tra i due gruppi di topi, così come la somministrazione di farmaci per attivare la via di segnalazione PPAR, spiegando ulteriormente le ragioni per cui si è sviluppata l’obesità.

“Tutti i nostri esperimenti implicano che il sensore batterico TLR4 regola sia i geni dell’ ospite che quelli batterici che svolgono ruoli precedentemente non conosciuti nel metabolismo energetico che portano allo sviluppo della sindrome metabolica nei topi “, dice Hackam.

Fonte: Johns Hopkins