I batteri intestinali che riducono il rischio di malattie cardiache
Scoperte diverse specie di batteri che metabolizzano il colesterolo nelle persone con i livelli di colesterolo più bassi
[5 Aprile 2024]
I cambiamenti nel microbioma intestinale sono implicati in una serie di malattie tra cui il diabete di tipo 2, l'obesità e le malattie infiammatorie intestinali, il nuovo studio "Gut microbiome and metabolome profiling in Framingham Heart Study reveals cholesterol-metabolizing bacteria". pubblicato su Cell da un team di ricercatori statunitend si guidato da Broad Institute del Massachusetts Institute of Technology – MIT e delle università di Harvard, Cambridge ha scoperto che «I microbi nell'intestino possono influenzare anche le malattie cardiovascolari» e ha identificato «Specie specifiche di batteri che consumano il colesterolo nell'intestino e possono aiutare a ridurre il colesterolo e il rischio di malattie cardiache nelle persone».
IL team del laboratorio di Ramnik Xavier, della Broad's Metabolomics Platform e i sui collaboratori hanno analizzato i metaboliti e i genomi microbici di oltre 1.400 partecipanti al Framingham Heart Study, un progetto decennale incentrato sui fattori di rischio per le malattie cardiovascolari, e hanno scoperto che «I batteri chiamati Oscillibacter assorbono e metabolizzano il colesterolo dall'ambiente circostante» e che le persone con livelli più elevati del microbo nell'intestino avevano livelli di colesterolo più bassi.
I ricercatori hanno anche identificato il meccanismo utilizzato probabilmente dai batteri per abbattere il colesterolo e dicono che «I risultati suggeriscono che gli interventi che manipolano il microbioma in modi specifici potrebbero un giorno aiutare a ridurre il colesterolo nelle persone. I risultati gettano anche le basi per indagini più mirate su come i cambiamenti nel microbioma influenzano la salute e le malattie».
Xavier che è anche professore alla Harvard Medical School e al Massachusetts General Hospital, spiega che «La nostra ricerca integra i risultati di soggetti umani con la validazione sperimentale per garantire di ottenere informazioni meccanicistiche attuabili che serviranno come punto di partenza per migliorare la salute cardiovascolare».
Negli ultimi 10 anni, altri ricercatori hanno scoperto collegamenti tra la composizione del microbioma intestinale ed elementi delle malattie cardiovascolari, come i trigliceridi e i livelli di zucchero nel sangue dopo un pasto, ma m non erano stati in grado di individuare queste connessioni con le terapie, in parte perché non avevano una comprensione completa delle vie metaboliche nell'intestino. Nel nuovo studio, il team del Broad Institute ha ottenuto un quadro più completo e dettagliato dell'impatto dei microbi intestinali sul metabolismo. Hanno combinato il sequenziamento metagenomico, che profila tutto il DNA microbico in un campione, con la metabolomica, che misura i livelli di centinaia di metaboliti noti e migliaia di metaboliti sconosciuti e hanno usato questi strumenti per studiare campioni di feci del Framingham Heart Study.
Uno dei due principali autori dello studio, Martin Stražar del laboratorio di Xavier, evidenzia che «I risultati del progetto sottolineano l'importanza di dati dei pazienti accurati e di alta qualità. Questo ci ha permesso di notare effetti che sono davvero minimi e difficili da misurare e da seguire i direttamente».
Grazie a questo approccio, lo studio ha scoperto più di 16.000 associazioni tra microbi e tratti metabolici, inclusa una particolarmente importante: «Le persone con diverse specie di batteri del genere Oscillibacter avevano livelli di colesterolo più bassi rispetto a coloro che non avevano i batteri». I ricercatori hanno scoperto che le specie del genere Oscillibacter erano sorprendentemente abbondanti nell'intestino, rappresentando in media 1 su 100 batteri.
I ricercatori volevano capire il percorso biochimico utilizzato dai microbi per abbattere il colesterolo e per farlo hanno dovuto prima farli crescere in laboratorio. Fortunatamente, il laboratorio da anni raccogliere batteri da campioni di feci per creare una libreria unica che includeva anche Oscillibacter .
Al Broad Institute raccontano che «Dopo aver coltivato con successo i batteri, il team ha utilizzato la spettrometria di massa per identificare i sottoprodotti più probabili del metabolismo del colesterolo nei batteri. Questo ha permesso loro di determinare i percorsi utilizzati dai batteri per abbassare i livelli di colesterolo. Hanno scoperto che i batteri convertono il colesterolo in prodotti intermedi che possono poi essere scomposti da altri batteri ed escreti dal corpo. Successivamente, il team ha utilizzato modelli di apprendimento automatico per identificare gli enzimi candidati responsabili di questa conversione biochimica, quindi ha rilevato in laboratorio quegli enzimi e i prodotti di degradazione del colesterolo, specificamente in alcuni Oscillibacter» .
Il team ha così scoperto un'altra specie batterica intestinale, l'Eubacterium coprostanoligenes, che contribuisce anche a ridurre i livelli di colesterolo e sottolinea che «Questa specie trasporta un gene che gli scienziati avevano precedentemente dimostrato essere coinvolto nel metabolismo del colesterolo».Il nuovo studio ha scoperto che «Eubacterium potrebbe avere un effetto sinergico con Oscillibacter sui livelli di colesterolo, il che suggerisce che nuovi esperimenti che studiano combinazioni di specie batteriche potrebbero aiutare a far luce su come le diverse comunità microbiche interagiscono per influenzare la salute umana».
La stragrande maggioranza dei geni nel microbioma intestinale umano non è stata ancora caratterizzata, ma i ricercatori sono convinti che il loro successo nell'individuare gli enzimi che metabolizzano il colesterolo «Aprirà la strada alla scoperta di altre vie metaboliche simili influenzate dai microbi intestinali, che potrebbero essere presi di mira a livello terapeutico».
L'altro autore principale dello studio, Chenhao Li cdel Broad Institute e del Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, conclude: «Ci sono molti studi clinici che cercano di effettuare studi sul trasferimento del microbioma fecale senza capire bene come i microbi interagiscono tra loro e con l'intestino. Se tutto va bene, facendo un passo indietro concentrandoci prima su un particolare bug o gene, otterremo una comprensione sistematica dell'ecologia intestinale e troveremo strategie terapeutiche migliori come prendere di mira uno o pochi bug. A causa del gran numero di geni con una funzione sconosciuta nel microbioma intestinale, ci sono lacune nella nostra capacità di prevedere le funzioni metaboliche. Il nostro lavoro evidenzia la possibilità che ulteriori percorsi del metabolismo degli steroli possano essere modificati dai microbi intestinali. Ci sono potenzialmente molte nuove scoperte da fare che ci avvicineranno a una comprensione meccanicistica di come i microbi interagiscono con l'ospite».