Diabete: il metabolismo batterico degli amminoacidi sale sul palco

Diabete: il flusso del metabolismo batterico intestinale

Il microbiota intestinale comprende un ecosistema altamente complesso che è stato caratterizzato come un organo aggiuntivo all’interno dell’ospite umano. Il microbiota forma una relazione mutualistica con l’ospite, con le specie saccarolitiche che degradano enzimaticamente i carboidrati complessi in zuccheri fermentabili e le specie fermentative convertendo zuccheri e altri nutrienti disponibili in una varietà di metaboliti riassorbibili. Il microbiota intestinale consiste di circa 1.000 specie e 7000 ceppi unici in un tipico ospite umano. I due phyla dominanti negli esseri umani sani sono Firmicutes e Bacteroidetes, che costituiscono oltre il 90% della comunità. Altri phyla importanti ma molto meno abbondanti sono i Proteobacteria, gli Actinobacteria, Euryarchaeota e Verrucomicrobia e gli Eukaryota, come anche  i funghi. Nell’ultimo decennio, il microbiota intestinale è stato associato alla salute e a diverse condizioni di malattia. La perdita di diversità batterica è stata implicata in un’ampia gamma di malattie, tra cui malattie infiammatorie intestinali, infezioni da Clostridium difficile, obesità, diabete, malattie cardiovascolari, artrite reumatoide, cancro del colon-retto, fibrosi cistica e depressione.

Tuttavia, solo alcuni studi hanno esaminato se un microbiota intestinale alterato può direttamente influenzare la malattia. Gli scienziati della Sahlgrenska Academy, Università di Göteborg, stanno ora dimostrando che il microbiota intestinale di persone con diabete di tipo 2 naïve al trattamento può essere collegato a un diverso metabolismo dell’aminoacido istidina, che deriva principalmente dalla dieta. Questo a sua volta porta alla formazione di acido imidazol-propionico, una sostanza che altera la capacità delle cellule di rispondere all’insulina. Ridurre la quantità di imidazolo propionato prodotto dai batteri potrebbe quindi essere un nuovo modo di trattare i pazienti con diabete di tipo 2. “Questa sostanza non causa tutti i tipi di diabete di tipo 2, ma la nostra ipotesi di lavoro è che ci sono sottopopolazioni di pazienti che potrebbero trarre beneficio dal cambiamento della loro dieta o dall’alterazione del loro microbiota intestinale per ridurre i livelli di imidazolo propionato”, afferma Fredrik Bäckhed, professore di Medicina Molecolare con un focus di ricerca sul ruolo del microbiota intestinale nel metabolismo. L’ultimo studio ha incluso l’analisi di varie sostanze nel vaso sanguigno che vanno dall’intestino al fegato.

I ricercatori hanno quindi identificato un’elevata concentrazione della sostanza imidazolo propionato in pazienti con diabete di tipo 2. Utilizzando campioni fecali, è stato anche possibile dimostrare che il microbiota di persone con diabete di tipo 2 produceva imidazolo propionato quando era stata aggiunta istidina. Questo meccanismo non è stato trovato nei soggetti di controllo senza diabete. Lo studio comprendeva 5 risultati sono stati poi confermati in uno studio più ampio che ha coinvolto 649 persone. Gli scienziati di Göteborg hanno quindi esaminato l’effetto dell’imidazolo propionato sul metabolismo del glucosio e hanno scoperto che la molecola influenzava una via di segnalazione precedentemente collegata a malattie correlate al metabolismo attivando direttamente una specifica proteina, p38-gamma. Questa è una chinasi proteica, cioè una proteina che modifica altri substrati cellulari con gruppi fosforici ed è coinvolta nella proliferazione cellulare e nell’infiammazione. Ciò potrebbe significare che i cambiamenti batterici guidati dall’intestino nel metabolismo degli aminoacidi potrebbero partecipare ad alcuni aspetti del quadro clinico del diabete. Questo potrebbe essere vero in particolare per il diabete di tipo 2, in cui la disbiosi del microbiota è già un fenomeno consolidato. Questi risultati forniscono risposte a domande sulla natura dei meccanismi sottostanti.

La combinazione di ricerca di base e clinica apre la strada all’identificazione dei meccanismi indotti dai batteri e, contemporaneamente, attraverso ulteriori studi, stratifica le popolazioni di pazienti e identifica nuove forme di trattamento personalizzato.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Sharma S, Tripathi P. J Nutr Biochem. 2018 Oct; 63:101-108.

Bessac A et al., Knauf C. Front Neurosci. 2018 Oct 10; 12:725.

Bisch G et al. Genome Biol Evol. 2018 Jul 1; 10(7):1687-1704. 

Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 1069 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it