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Nuovi approfondimenti su come la dieta e i farmaci influenzano i batteri intestinali sulla nostra salute

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Il verme C. Elegans dimorante nel nostro intestino

Una ricerca pubblicata su Cell il 29 agosto dai gruppi di Filipe Cabreiro dell’MRC London Institute of Medical Sciences e dell’Imperial College e Christoph Kaleta dell’Università di Kiel in Germania ha dimostrato che la dieta può alterare l’efficacia di un farmaco per il diabete di tipo 2 attraverso la sua azione sui batteri intestinali.

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I batteri che risiedono nel nostro tratto gastrointestinale, indicato come microbioma intestinale, producono numerose molecole in grado di influenzare la salute e le malattie. È noto che la funzione del microbioma intestinale è regolata sia dalla dieta che da farmaci come la metformina, che viene utilizzata per trattare il diabete di tipo 2 e ha dimostrato di prolungare la durata di vita di numerosi organismi. Tuttavia, comprendere le complicate relazioni multidirezionali tra dieta, farmaci e microbioma intestinale rappresenta una sfida considerevole. “Districare questa rete di interazioni è della massima importanza poiché il meccanismo d’azione specifico della metformina non è ancora chiaro”, afferma Filipe Cabreiro.

Una nuova tecnica di screening

Cabreiro e il suo team hanno sviluppato una tecnica di screening innovativa a quattro vie ad alta produttività per comprendere meglio come la dieta, i farmaci e il microbioma intestinale interagiscono per influenzare la fisiologia dell’ospite. Hanno usato il verme nematode C. elegans colonizzato con i batteri intestinali umani E. coli come modello semplificato di microbioma ospite e lo hanno esposto alla metformina in presenza di centinaia di diversi composti nutrizionali.

Hanno scoperto che il trattamento con metformina alterava il metabolismo e la durata della vita dell’ospite di C. elegans e che questi effetti potevano essere potenziati o soppressi da specifici nutrienti. Fondamentalmente, è stato rivelato che i batteri intestinali hanno svolto un ruolo chiave nella mediazione di questo fenomeno.

L’importanza della dieta e dei batteri intestinali spiega perché in precedenza la metformina non aveva mostrato effetti sulla durata della vita di un altro organismo comunemente studiato, il moscerino della frutta. Helena Cochemé, che ha collaborato a questo studio, afferma “Come si è scoperto, il tipico cibo da laboratorio delle moscerini della frutta è ricco di zuccheri. Dopo aver tolto lo zucchero abbiamo visto anche effetti positivi della metformina nei moscerini della frutta colonizzati con E. coli”.

La segnalazione batterica dei nutrienti è un modulatore centrale delle interazioni tra microbo-ospite e farmaco

Ulteriori analisi hanno rivelato che i batteri possiedono un meccanismo sofisticato che consente loro di coordinare i segnali nutrizionali e metformina e di ricablare il proprio metabolismo di conseguenza. Come risultato di questo adattamento, i batteri accumulano un metabolita chiamato agmatina che si è dimostrato necessario per gli effetti positivi della metformina sulla salute dell’ospite.

E gli umani?

Cabreiro ha collaborato con Christoph Kaleta dell’Università di Kiel per studiare se i risultati trovati in C. elegans potessero essere osservati anche nel microbiota più complesso degli umani. Hanno analizzato i dati relativi al microbioma, allo stato nutrizionale e terapeutico di un’ampia coorte di pazienti diabetici di tipo 2 e controlli sani. “Stranamente, abbiamo scoperto che il trattamento con metformina era fortemente associato con una maggiore capacità di produzione di agmatina batterica”, afferma Kaleta. È importante sottolineare che potrebbero riprodurre i loro risultati in diverse coorti indipendenti di pazienti diabetici di tipo 2 in tutta Europa. Inoltre, le specie batteriche risultate essere i maggiori produttori di agmatina erano quelle note per essere aumentate nel microbioma intestinale dei pazienti diabetici di tipo 2 trattati con metformina.

Implicazioni per il trattamento con metformina

“I nostri risultati hanno fatto luce su come la complessa rete di interazioni tra dieta, microbiota e ospite influisce sull’efficacia dei farmaci”, afferma Cabreiro. “Con il nostro approccio di screening ad alto rendimento, ora abbiamo finalmente uno strumento a portata di mano che ci consente di affrontare questa complessità”. I risultati di questo studio possono aiutare a informare le linee guida dietetiche o lo sviluppo di batteri geneticamente modificati che potrebbero essere utilizzati per migliorare gli effetti benefici della metformina. Possono anche fornire una preziosa visione delle prove che suggeriscono come i pazienti diabetici di tipo 2 trattati con metformina sono più sani e vivono più a lungo degli individui non diabetici.