Immagine, i ricercatori della Rice University (da sinistra) Ryan Lee, Alexey Revtovich e Natasha Kirienko hanno mostrato come un deficit alimentare della vitamina B12 danneggia la salute dei nematodi a livello cellulare, portando ad un aumentato rischio di infezione da parte di due agenti patogeni potenzialmente letali. Credito: Jeff Fitlow / Rice University.
Usando i nematodi, uno degli animali più semplici della Terra, i bioscienziati della Rice University hanno trovato il primo collegamento diretto tra una dieta con una quantità insufficiente di vitamina B12 e un aumentato rischio di infezione da parte di due agenti patogeni potenzialmente letali.
Nonostante la loro semplicità, i nematodi lunghi 1 millimetro chiamati Caenorhabditis elegans ( C. elegans ) condividono un’importante limitazione con gli esseri umani: non possono produrre vitamina B12 e devono ottenerla dalla loro dieta. In uno studio pubblicato oggi su PLOS Genetics, i ricercatori del laboratorio di biochimica Rice e la ricercatrice Natasha Kirienko descrivono come una dieta carente di vitamina B12 danneggia la salute di C. elegans a livello cellulare, riducendo la capacità dei vermi di metabolizzare gli aminoacidi a catena ramificata acidi (BCAA). La ricerca ha dimostrato che la ridotta capacità di abbattere i BCAA ha portato ad un accumulo tossico di sottoprodotti BCAA parzialmente metabolizzati che hanno danneggiato la salute dei mitocondri.
I ricercatori hanno studiato la salute di due popolazioni di vermi, una con una dieta sufficiente di vitamina B12 e un’altra che ha assunto una quantità di vitamina B12 troppo bassa dalla sua dieta. Come la seconda popolazione di vermi, almeno il 10% degli adulti statunitensi ha un’assunzione di vitamina B12 troppo bassa, un rischio che aumenta con l’età.
“Abbiamo usato C. elegans per studiare l’effetto della dieta e abbiamo scoperto che un tipo di cibo era in grado di aumentare notevolmente la resistenza a molteplici fattori di stress come calore, radicali liberi e patogeni”, ha detto Kirienko, assistente Professore di bioscienze e uno studioso del Cancer Research presso la Rice University.
Vedi anche,Uso a lungo termine di antiacidi per lo stomaco, legato a carenza di vitamina B12.
Lo scienziato e coautore dello studio, Kirienko, ha dichiarato che la scoperta del danno causato da scarsa assunzione di vitamina B12 è stata una sorpresa per il suo team che ha notato per prima cosa l’effetto in esperimenti volti a indagare i meccanismi della patogenesi di Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa), potenzialmente letale sia per i vermi che per l’uomo, che infetta ogni anno circa 51.000 pazienti ospedalieri negli Stati Uniti, secondo il Centers for Disease Control.
Il suo laboratorio, come migliaia di altri in tutto il mondo, utilizza C. elegans come organismo modello per studiare gli effetti di malattie, farmaci, tossine e altri processi che colpiscono uomini e animali. In molti laboratori di ricerca di C. elegans vengono nutriti con Escherichia coli (E. coli), un comune batterio dell’intestino umano che è esso stesso un organismo modello.
Abbiamo scoperto che il passaggio dal ceppo E. coli OP50 al ceppo HT115 ha modificato drasticamente la tolleranza allo stress del verme“, ha detto Kirienko che ha aggiunto,”Ci sono voluti circa due anni di studi di follow-up per isolare il meccanismo biochimico di stress e resistenza ai patogeni”. Il suo gruppo di ricerca comprendeva il co-autore dello studio Alexey Revtovich e il co-autore Ryan Lee.
“La differenza fondamentale tra le due diete è la capacità di HT115 e OP50 di acquisire vitamina B12 dall’ambiente“, ha detto Revtovich, uno scienziato ricercatore. “Abbiamo dimostrato che HT115 è molto più efficiente in questo, producendo circa otto volte la quantità di proteina necessaria per la raccolta di B12 rispetto a OP50“.
I ricercatori hanno utilizzato numerosi test per confermare i loro risultati e escludere altri possibili meccanismi per l’effetto. Hanno anche scoperto che C. elegans trattato con una dieta HT115 aveva la capacità di resistere all’infezione da un altro agente patogeno mortale umano, Enterococcus faecalis.
Lee, uno studente universitario della Rice, ha spiegato che lo studio evidenzia la necessità per i laboratori che utilizzano di C. elegans in tutto il mondo, di prestare attenzione ai possibili impatti differenziali della dieta sui risultati sperimentali.
“Alcuni laboratori usano OP50 come cibo standard e altri usano HT115 o anche un altro ceppo di E. coli”, ha detto Lee. “I nostri risultati mostrano che ci sono significative differenze metaboliche tra queste diete, ed è probabile che tali differenze possano contribuire a una sostanziale incertezza nei risultati della ricerca“.
“Questo studio che si concentra sulla salute dei mitocondri”, ha detto Kirienko. “In questo caso, stiamo lavorando per migliorare la salute mitocondriale per aiutare a combattere le infezioni. Per CPRIT invece, stiamo cercando di fare il contrario.Vogliamo danneggiare i mitocondri nelle cellule tumorali per ucciderle. Quindi, in realtà, questo studio ci offre un altro potenziale bersaglio nelle cellule tumorali “.
Fonte, PLOS Genetics (2019)
