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Già considerata un’epidemia globale, l’obesità continua ad aumentare. Secondo i Centers for Disease Control, oltre il 40% della popolazione degli Stati Uniti è considerata obesa. La gamma di effetti avversi sulla salute associati all’obesità è ampia e comprende malattie devastanti come il diabete di tipo 2, la malattia coronarica, l’ictus, l’apnea notturna e alcune forme di cancro. I pazienti spesso soffrono di depressione, perdita di mobilità, isolamento sociale e incapacità al lavoro.
Con costi che si avvicinano a 316 miliardi di dollari all’anno negli Stati Uniti, la comprensione di come reprimere l’obesità si tradurrà in una popolazione più sana. Nonostante l’incombente necessità di affrontare l’obesità, le cause non sono ben comprese. I ricercatori generalmente concordano sul fatto che la composizione e l’attività del microbioma intestinale sono fattori importanti nell’obesità.
Con l’aumentare dell’interesse e della comprensione del microbioma umano, i ricercatori sono sempre più alla ricerca di risposte che possano portare a nuove diagnosi e terapie più efficaci. I trilioni di microbi nell’intestino umano svolgono una vasta gamma di funzioni critiche nel corpo e sono stati persino implicati nell’umore e nel comportamento. Tra le responsabilità fondamentali dei microbi vi sono la micro-gestione dei nutrienti negli alimenti che digeriamo, uno dei motivi del loro ruolo centrale nella regolazione del peso corporeo.
In un nuovo studio, pubblicato di recente in Biofilms and Microbiomes, la ricercatrice dell’ASU Zehra Esra Ilhan, la Prof.ssa del Biodesign ASU Rosa Krajmalnik-Brown — e i ricercatori della Mayo Clinic e del Northwest National Laboratory, hanno fatto un altro passo avanti per capire come cambia l’intestino dopo un intervento chirurgico di bypass gastrico.
“I nostri risultati evidenziano l’importanza dei cambiamenti nei microbiomi delle mucose e delle feci che si riflettono sul metabolismo intestinale dopo l’intervento chirurgico”, ha affermato Ilhan. “I cambiamenti microbici dopo l’intervento chirurgico corrispondono a cambiamenti persistenti nella fermentazione fecale e nel metabolismo degli acidi biliari, entrambi associati a migliori risultati metabolici “.
Oltre alla prevista riduzione del peso e al miglioramento delle comorbidità legate all’obesità dopo un intervento chirurgico di bypass gastrico, i ricercatori hanno osservato che l’impatto della chirurgia non si limita alle comunità fecali; anche le comunità delle mucose sono alterate. I cambiamenti nel microbioma erano collegati all’aumento delle concentrazioni di acidi grassi a catena ramificata (prodotti di fermentazione degli aminoacidi) e alla riduzione complessiva delle concentrazioni di acido biliare primario e secondario nei campioni di feci. La bile è un fluido alcalino che aiuta la digestione.
“Precedenti studi sulla chirurgia bariatrica nell’uomo si basavano in gran parte su campioni fecali perché il campionamento attraverso la mucosa intestinale richiede una procedura invasiva”, ha affermato Ilhan, capo ricercatore dello studio. Al momento dello studio, Ilhan era un dottorando nel laboratorio di Krajmalnik-Brown. Attualmente sta conducendo ricerche presso l’INRAE-Istituto nazionale francese per l’agricoltura, l’alimentazione e l’ambiente. La chirurgia bariatrica è un’operazione che induce le persone a perdere peso modificando il sistema digestivo. Questi cambiamenti sono fisiologici e chimici e comprendono restrizione gastrica, malassorbimento, metabolismo degli acidi biliari e segnalazione chimica.
“La mucosa è un sito di fondamentale importanza per le interazioni ospite-microbo. Abbiamo capito che con il campionamento fecale, avevamo un quadro sottorappresentato di come le comunità mucose interagiscono attivamente con il sistema immunitario ospite e le cellule epiteliali”, ha spiegato Ilhan. (Le cellule epiteliali sono cellule che rivestono le superfici del corpo).
Sebbene la chirurgia di bypass gastrico abbia avuto successo per molti pazienti affetti da obesità patologica, si tratta di una procedura seria e invasiva che non è esente da rischi e spese. Inoltre, alcuni pazienti riacquistano il peso che hanno perso, forse perché mancano dei microbi favorevoli necessari per la perdita di peso permanente.
“La comprensione del comportamento microbico nell’intestino potrebbe potenzialmente portare alla creazione di un probiotico in grado di sostituire la chirurgia o un indicatore migliorato per identificare i migliori candidati alla chirurgia e alla perdita di peso prolungata“, ha affermato Krajmalnik-Brown.
Nello studio longitudinale, i soggetti hanno fornito campioni fecali e campioni di mucosa rettale. I campioni di mucosa rettale sono stati raccolti tramite sigmoidoscopia flessibile non sedata al basale e di nuovo a 12 mesi dall’intervento di bypass post-gastrico. I ricercatori hanno analizzato il DNA microbico che è stato estratto dai campioni fecali e delle mucose. I metaboliti fecali sono stati analizzati usando approcci metabolomici ad alto rendimento.
Un indicatore rivelatore di patologia nei pazienti obesi è stato trovato nell’intestino, dove si osserva una diversità marcatamente inferiore delle comunità microbiche. Un’alta diversità di microbi intestinali è essenziale per una buona salute.
Nel 2009, il team di ricerca di Krajmalnik-Brown ha mostrato per la prima volta che la chirurgia di bypass gastrico ha prodotto profondi cambiamenti nella composizione delle comunità microbiche nell’intestino. La flora intestinale dei pazienti con bypass gastrico post-chirurgico ha mostrato una marcata differenza rispetto ai pazienti obesi e di peso normale.
In uno studio del 2017, il team ha fatto un altro passo avanti confrontando il modo in cui i microbi e il metaboloma (il metaboloma è il numero totale di metaboliti presenti all’interno di un organismo, cellula o tessuto) cambiano dopo un intervento chirurgico di bypass gastrico.
Lo studio del 2017 ha dimostrato che la chirurgia di bypass gastrico ha causato una riorganizzazione dell’intestino, che aumenta la diversità microbica. Precedenti studi hanno dimostrato che il grasso si riduce e si avvia la perdita di peso quando i topi senza germi ricevono un trapianto fecale da topi sottoposti a intervento chirurgico di bypass gastrico.
Il team di Krajmalnik-Brown sta attualmente lavorando a un progetto finanziato dal National Institutes of Health in cui l’obiettivo principale è quantificare il contributo del microbioma al bilancio energetico dell’ospite. Questo progetto ha lo scopo di spostare il campo dalle associazioni alla causalità e aiutare a identificare come microbi e metaboliti possono combattere l’obesità.
Krajmalnik-Brown è Professore presso la Scuola di ingegneria dell’ASU e docente presso la Scuola di scienze della vita. Al Biodesign Institute, fa pratica come parte del Swette Center for Environmental Biotechnology. Krajmalnik-Brown è anche nota per le sue ricerche sul ruolo del microbioma nel disturbo dello spettro autistico.
Le ricerche riportate in questa pubblicazione sono state supportate dal National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases del National Institutes of Health.
