Le fonti proteiche modificano il microbioma intestinale - alcune in modo drastico
Un nuovo studio condotto da ricercatori della North Carolina State University dimostra che le fonti proteiche presenti nella dieta di un animale possono avere effetti importanti sia sulla popolazione che sulla funzione dei microscopici presenti nel suo intestino. Questi microrganismi, noti come microbioma intestinale, possono avere un impatto su vari aspetti della nostra salute. Le scoperte potrebbero aiutare a comprendere meglio come prevenire e trattare le malattie gastrointestinali che attualmente colpiscono la qualità della vita di milioni di persone in tutto il mondo.
Il riso integrale e gli albumi aumentano la degradazione degli aminoacidi nel microbioma intestinale dei topi.
"015/366 - Brown rice" by Arria Belli is licensed under CC BY-SA 2.0.
"C'è qualcosa che non va in quello che mangiamo oggi, e non siamo vicini a sapere cosa sia", ha detto Alfredo Blakeley-Ruiz, ricercatore post-dottorato dell'NC State e autore co-corrispondente di un articolo che descrive lo studio. "Il nostro laboratorio voleva sapere come le diverse diete influiscono su ciò che vive nell'intestino e imparare qualcosa su ciò che quei microbi fanno, dal punto di vista funzionale, in risposta a quella dieta".
Nello studio, i ricercatori erano specificamente interessati al modo in cui la fonte di proteine nella dieta - per esempio, le proteine presenti nel latte, nelle uova e in diverse piante come i piselli o la soia - influisce sul microbioma intestinale dei topi. I topi sono stati alimentati con diete contenenti una sola fonte proteica per una settimana alla volta, tra cui albumi d'uovo, riso integrale, soia e lievito.
Utilizzando un approccio integrato di metagenomica-metaproteomica che richiede la spettrometria di massa ad alta risoluzione, i ricercatori hanno scoperto che il microbioma intestinale dei topi è cambiato molto nel corso dello studio, con alcune fonti proteiche che hanno mostrato effetti estremi.
"La composizione del microbioma intestinale è cambiata significativamente ogni volta che abbiamo cambiato la fonte proteica", ha detto Blakeley-Ruiz. "Le fonti proteiche con i maggiori effetti funzionali sono state il riso integrale, il lievito e gli albumi d'uovo".
Esaminando i cambiamenti funzionali nel microbioma intestinale, lo studio ha dimostrato che i due maggiori effetti delle proteine alimentari riguardavano il metabolismo degli aminoacidi, come previsto dai ricercatori, e la degradazione degli zuccheri complessi, che non era prevista.
"Le diete a base di riso integrale e albume d'uovo hanno aumentato la degradazione degli aminoacidi nel microbioma intestinale dei topi, il che significa che i microbi stavano scomponendo quelle proteine invece di produrre i propri aminoacidi da zero", ha detto Blakeley-Ruiz. Questo ha un senso intuitivo perché le proteine sono fatte di aminoacidi, ma è un aspetto che vogliamo approfondire". Alcuni aminoacidi possono degradarsi in tossine e altri possono avere un impatto sull'asse intestino-cervello, quindi ci sono potenziali implicazioni per la salute derivanti da queste diete".
Lo studio ha inoltre dimostrato che anche le lunghe catene di zuccheri attaccate alle proteine alimentari, chiamate glicani, svolgono un ruolo nel modificare la funzione del microbioma intestinale. Diverse fonti proteiche alimentari, tra cui soia, riso, lievito e albume d'uovo, hanno fatto sì che i microbi dell'intestino modificassero la produzione di enzimi che scompongono i glicani, a volte in modo sostanziale.
"Questo potrebbe essere molto significativo per la salute", ha detto Blakeley-Ruiz. "Nella dieta a base di albume d'uovo, in particolare, un batterio ha preso il sopravvento e ha attivato una serie di enzimi che degradano i glicani. Abbiamo poi coltivato questo batterio in laboratorio e abbiamo scoperto che gli enzimi di degradazione dei glicani che produceva nei terreni di coltura contenenti proteine dell'albume erano simili a quelli prodotti nei terreni di coltura contenenti mucina".
La mucina è la sostanza che riveste l'interno dell'intestino, proteggendo l'apparato digerente da agenti patogeni e acidi. Quindi, se i batteri producono enzimi che, volutamente o meno, rompono la mucina, potrebbero danneggiare il rivestimento intestinale e causare impatti negativi sulla salute dell'intestino.
"Sono entusiasta di esplorare questa potenziale connessione tra l'espressione degli enzimi di degradazione dei glicani nella dieta a base di albume d'uovo e la degradazione della mucina da parte del microbioma intestinale in studi futuri", afferma Blakeley-Ruiz.
Manuel Kleiner, professore associato di biologia vegetale e microbica dell'NC State e coautore del lavoro, ha affermato che lo studio pone le basi per future indagini sugli effetti delle fonti proteiche sul microbioma intestinale.
"Uno dei limiti del nostro studio è che, ovviamente, le diete sono molto artificiali e potrebbero portare a risultati amplificati", ha detto Kleiner. "Ma ora dimostriamo che l'albume d'uovo ha effetti estremi sul microbioma. Per il futuro, siamo molto interessati a capire quale sia il meccanismo di questo effetto in una dieta proteica mista nei topi".
"Il nostro studio mostra non solo quali specie batteriche sono presenti nel microbioma intestinale e la loro abbondanza, ma anche cosa stanno effettivamente facendo. In questo caso, digeriscono specificamente i glicani. Il risultato è un quadro molto completo di ciò che conta davvero nell'intestino in termini di dieta e funzione".
Alexandria Bartlett, Arthur S. McMillan, Ayesha Awan, Molly Vanhoy Walsh, Alissa K. Meyerhoffer, Simina Vintila, Jessie L. Maier, Tanner Richie e Casey M. Theriot, tutti della NC State, sono coautori dell'articolo, pubblicato su The ISME Journal.
Lo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health attraverso i premi R35GM138362, T32DK007737 e P30 DK034987, e dall'USDA National Institute of Food and Agriculture, progetto Hatch 7002782.
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