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Gli scienziati di Scripps Research hanno sviluppato molecole in grado di rimodellare la popolazione batterica dell’intestino in uno stato più sano e hanno dimostrato, attraverso esperimenti sui topi, che ciò riduce i livelli di colesterolo e inibisce fortemente la condizione dell’arteria ispessita nota come aterosclerosi.
L’aterosclerosi è la condizione che porta a infarti e ictus, le due principali cause di morte tra gli esseri umani.
“È stato sorprendente per noi che semplicemente rimodellare il microbioma intestinale possa avere un effetto così ampio“, afferma la co-senior autrice dello studio Reza Ghadiri, Ph.D., Professore presso il Dipartimento di Chimica dello Scripps Research.
I microbi intestinali modellano la nostra salute
Il microbioma intestinale, che comprende centinaia di specie batteriche, si è evoluto molto tempo fa come parte di una simbiosi fondamentale: i batteri hanno un posto dove vivere e molto da mangiare e in cambio aiutano i loro ospiti, in gran parte aiutandoli a digerire il cibo.
Negli ultimi due decenni, questi batteri simbiotici sono diventati il centro di intensi studi in tutto il mondo, poiché gli scienziati hanno scoperto che i microbi, in parte grazie alla loro produzione di molecole chiamate metaboliti, non solo aiutano a digerire il cibo, ma svolgono un ruolo nel metabolismo, immunità e altre funzioni importanti.
Gli scienziati hanno anche appreso che questa simbiosi può avere un aspetto negativo per gli ospiti umani dei batteri. Quando le persone abusano di antibiotici o consumano diete ricche di carboidrati, grassi e zuccheri, il microbioma intestinale può essere modificato in modi che promuovono la malattia.
In effetti, ora sembra che i maggiori rischi di obesità, diabete, ipertensione e aterosclerosi che sono conferiti dalla dieta occidentale, siano dovuti in parte a cambiamenti avversi nel microbioma.
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Tale riconoscimento ha portato i ricercatori a cercare modi per rimodellare il microbioma, con l’obiettivo di ripristinare quei cambiamenti avversi per ripristinare una buona salute. Ghadiri e il suo team hanno lavorato su un metodo che prevede il rilascio di piccole molecole per uccidere o rallentare la crescita di batteri intestinali cattivi senza influire sui batteri intestinali buoni.
“Il nostro approccio, utilizzando piccole molecole chiamate peptidi ciclici, è ispirato dalla natura”, afferma l’autore co-senior Luke Leman, Ph.D., assistente Professore presso il Dipartimento di Chimica dello Scripps Research. “Le nostre cellule usano naturalmente una diversa collezione di molecole tra cui peptidi antimicrobici per regolare le popolazioni di microbi intestinali”.
Un sistema di screening per identificare i rimodellanti del microbioma
Prima degli esperimenti, il team aveva già una piccola collezione di peptidi ciclici che erano stati realizzati usando tecniche chimiche. Per lo studio, hanno istituito un sistema di screening per determinare se qualcuno di quei peptidi avrebbe potuto rimodellare in modo benefico il microbioma intestinale dei mammiferi sopprimendo le specie batteriche intestinali indesiderabili.
Usando topi che sono geneticamente sensibili al colesterolo alto, hanno alimentato gli animali con una dieta che produce rapidamente e in modo affidabile colesterolo alto e aterosclerosi, nonché cambiamenti negativi nel microbioma intestinale. I ricercatori hanno quindi campionato il contenuto intestinale degli animali e hanno applicato un peptide ciclico diverso a ciascun campione. Il giorno dopo, hanno sequenziato il DNA batterico nei campioni per determinare quali peptidi avevano spostato il batterio intestinale nella direzione desiderata.
Gli scienziati hanno presto identificato due peptidi che avevano significativamente rallentato la crescita di batteri intestinali indesiderati, spostando l’equilibrio delle specie più vicino a quello che si vede nei topi che sono alimentati con una dieta più sana. Usando questi peptidi per trattare topi inclini all’aterosclerosi che stavano seguendo una dieta ad alto contenuto di grassi, hanno trovato notevoli riduzioni dei livelli ematici di colesterolo negli animali rispetto ai topi non trattati, circa il 36% dopo due settimane di trattamento. Hanno anche scoperto che dopo 10 settimane, le placche aterosclerotiche nelle arterie dei topi trattati erano ridotte di circa il 40 percento nell’area, rispetto a quelle dei topi non trattati.
“Questi sono stati effetti davvero notevoli”, afferma Ghadiri.
I peptidi ciclici utilizzati nello studio sembrano interagire con le membrane esterne di alcune cellule batteriche in modo da rallentare o arrestare la crescita delle cellule. Ghadiri e il suo team hanno studiato questi peptidi per anni e hanno messo insieme una serie che non mostrano tossicità per le cellule dei mammiferi. Le molecole transitano anche attraverso l’intestino senza entrare nel flusso sanguigno. Nello studio, i peptidi sono stati consegnati ai topi in acqua potabile e non sono stati associati ad alcun effetto collaterale negativo.
I ricercatori stanno ora testando i loro peptidi nei topi che modellano il diabete, un’altra condizione comune che è stata collegata a un microbioma malsano.
Fonte: Nature Biotechnology
