Il nostro microbioma intestinale influenza il metabolismo attraverso il sistema immunitario

La ricerca ci dice che i batteri “buoni” che abitano il nostro intestino aiutano a regolare il nostro metabolismo. Un nuovo studio sui moscerini della frutta, pubblicato il 21 giugno su Cell Metbolism, mostra un modo sorprendente in cui questi batteri agiscono.

Lo studio, condotto da Paula Watnick della divisione di malattie infettive presso il Boston Children’s Hospital, rivela che i percorsi immunitari innati, meglio conosciuti come la nostra prima linea di difesa contro le infezioni batteriche, svolgono un lavoro parallelo che è altrettanto importante.

Nell’intestino, le cellule digestive utilizzano una via immunitaria innata per rispondere ai batteri nocivi. Ma altre cellule intestinali, le cellule enteroendocrine, usano la stessa via, conosciuta come IMD, per rispondere ai batteri “buoni” – perfezionando il metabolismo.

( Vedi anche:Il segreto della longevità è nel microbioma e nell’intestino).

“Alcuni percorsi immunitari innati non servono solo per l’immunità innata”, dice Watnick. “I percorsi immunitari innati ascoltano anche i batteri” buoni “e rispondono metabolicamente”.

Sindrome metabolica e fegato grasso nelle mosche

Watnick e i suoi colleghi sapevano dalla loro precedente ricerca che i batteri che vivono nell’intestino delle mosche producono un acido grasso a catena corta, l’acetato, che è essenziale per il metabolismo lipidico delle mosche e per la segnalazione dell’insulina. Le mosche senza batteri nel loro intestino (e quindi senza acetato) accumulavano goccioline di grasso nelle loro cellule digestive. Il laboratorio di Norbert Perrimon, presso la Harvard Medical School aveva precedentemente trovato goccioline di grasso simili nelle mosche le cui cellule enteroendocrine mancavano di tachichinina, una proteina simile all’insulina importante nella crescita, nel metabolismo dei lipidi e nella segnalazione dell’insulina.

“Quando c’è un problema nel processare glucosio o lipidi, i grassi rimangono bloccati in queste goccioline in cellule che non sono progettate per la conservazione del grasso”, dice il ricercatore. Il nuovo studio ha usato nuovamente i moscerini della frutta, che sono facili da allevare e manipolare geneticamente e hanno tipi di cellule nel loro intestino molto simili agli umani “. 

Quando Watnick e colleghi hanno esaminato le mosche con mutazioni nel percorso immunitario innato IMD, hanno visto di nuovo grosse goccioline di grasso nel loro intestino.

Watnick crede che queste grasse gocce, causate dalla perdita di batteri intestinali, dalla perdita di tachichinina o dalla perdita della via immunitaria innata, siano l’equivalente del fegato grasso. Il loro accumulo è un segno che il corpo non può metabolizzare correttamente carboidrati e grassi. In sostanza, Watnick pensa che queste mosche abbiano una sindrome metabolica, comunemente associata all’obesità e al diabete di tipo 1.

Definire il ruolo del sistema immunitario nel metabolismo

Come sono correlati i batteri intestinali, il sistema immunitario innato e il metabolismo? 

Attraverso una serie di esperimenti, il team ha iniziato a comprendere esattamente come i batteri esercitano la loro influenza metabolica. I ricercatori hanno dimostrato che:

• Il percorso immunitario innato stimola le cellule enteroendocrine a produrre tachichinina.
• In assenza di entrambi i batteri o del loro prodotto di degradazione, l’acetato, non viene prodotta alcuna tachichinina.
• Quando alle mosche prive di germi viene somministrato acetato, il percorso immunitario innato viene riattivato e il loro metabolismo si normalizza.
• Per ricevere il segnale acetato è necessario un recettore immunitario innato specifico sulle cellule enteroendocrine, chiamato PGRP-LC.

“Sappiamo che i batteri controllano il nostro metabolismo, ma nessuno si è reso conto che i batteri interagiscono con percorsi di segnalazione immunitaria innata nelle cellule enteroendocrine“, afferma Watnick. “Forse questi percorsi sono in realtà un sistema che consente alle cellule di riconoscere i batteri per diversi motivi”.

Lo studio ha anche dimostrato che l’attivazione del percorso immunitario innato nelle cellule enteroendocrine è essenziale per la normale crescita e lo sviluppo delle mosche. Quando Watnick e colleghi hanno disattivato il percorso, hanno avuto mosche che crescevano moltissimo. Nutrire le mosche con acetato o riattivare direttamente il percorso immunitario innato, ha stimolato la loro crescita di nuovo.

Sebbene Watnick ora vorrebbe confermare queste scoperte in un modello di mammifero, lo studio delinea ulteriormente quella che sembra essere una doppia interazione tra il nostro microbioma e il nostro metabolismo. I batteri buoni fermentano i nutrienti presenti nella nostra dieta e rilasciano acidi grassi a catena corta come l’acetato, che ci aiutano a ottimizzare l’uso e lo stoccaggio dei nutrienti. I batteri patogeni o “cattivi”, fanno il contrario: consumano acidi grassi, impedendo il metabolismo sano. Uno squilibrio nel nostro microbioma intestinale è stato collegato all’obesità e talvolta contribuisce alla malnutrizione. 

E poiché l’acetato è prodotto attraverso la fermentazione, Watnick e colleghi ipotizzano che mangiare più carboidrati fermentabili possa aumentare i livelli di acetato e promuovere un buon metabolismo. Tali alimenti possono aiutare a contrastare gli squilibri nei nostri batteri intestinali, come quelli causati dall’uso prolungato di antibiotici, secondo i ricercatori.

Fonte: Boston Children’s Hospital