I batteri aiutano a regolare la pressione sanguigna

Alcuni anni fa la Dott.ssa Jennifer Pluznick fu sorpresa di scoprire qualcosa nei reni che sembrava stranamente fuori posto: un recettore dell’olfatto. Dato che i reni filtrano i rifiuti nelle urine e contribuiscono al mantenimento di una corretta osmosi, la presenza di un recettore olfattivo appariva difficile da spiegare. Tuttavia, questo ha portato a una conclusione sorprendente: il rene riceve messaggi dal microbiota intestinale.

Negli ultimi anni, Pluznick, che ora è professoressa associata di fisiologia alla Johns Hopkins University, e un gruppo di ricercatori con interessi affini hanno contribuito a chiarire il quadro di ciò che gli abitanti dell’intestino comunicano al rene: è stato scoperto che i batteri intestinali sono in grado di influenzare la pressione sanguigna. Il gruppo di ricercatori ha scoperto una possibile spiegazione  di come il microbioma comunica a livello molecolare con i reni e i vasi sanguigni influenzando la pressione.

Il recettore dell’olfatto scoperto nel rene e precedentemente identificato nel naso, chiamato Olfr78, era inizialmente un orfano, cioè non aveva una correlazione con uno specifico profumo o messaggero chimico.  E’ stato possibile associare Olfr78 a due molecole candidato, acetato e propionato, acidi grassi a catena corta che derivano dal metabolismo di lunghe catene di carboidrati che costituiscono la fibra alimentare. Gli esseri umani, come anche topi ratti e altri animali, non possono digerire le fibre al contrario dei loro batteri intestinali. Sappiamo anche che oltre il 99% dell’acetato e del propionato che circola attraverso il flusso sanguigno deriva dal metabolismo batterico.

Fig. 1.
Olfr78 è espresso in vasti vasi renali, arteriole renali afferenti e letti vascolari extrarenali. L’mRNA di Olfr78 è rintracciabile nell’ intero rene mediante PCR (il prodotto è stato sequenziato per confermare l’identità) (A). L’espressione di Olfr78 è localizzata in grandi vasi renali mediante la colorazione di β-galattosidasi nei topi Olfr78 – / – (B e C, ingrandimento 15 ×). Inoltre, il segnale β-galattosidasi si trova nelle arteriole afferenti renali (D, 100 ×) e nei vasi di piccola resistenza in una varietà di altri tessuti, come il cuore (E) e il diaframma (F).

I batteri sono quindi l’unica fonte significativa delle molecole segnale di Olfr78, che, come dimostrano ulteriori esperimenti, è coinvolto nella regolazione della pressione sanguigna.

Il corpo umano deve mantenere un delicato equilibrio osmotico, paragonabile all’elettricità di un circuito elettrico. Troppa corrente elettrica potrebbe portare a un corto circuito o peggio, troppo poca potrebbe interrompere il funzionamento del circuito. Allo stesso modo, valori di pressione sanguigna troppo bassa sono problematici e possono portare fino alla perdita di conoscenza, mentre pressione alta significa sforzo per il sistema cardiovascolare con rischio di sviluppo di ictus e infarti.  Il controllo della pressione sanguigna è a carico ormonale, e uno degli ormoni responsabili è la renina, che aumenta la pressione nei vasi sanguigni poichè è un vasocostrittore; Olfr78 aiuta proprio a stimolare la produzione di renina.

In che modo un recettore dell’odore ha questo ruolo? I geni per i recettori dell’olfatto sono presenti in quasi tutte le cellule del corpo. Mentre il team di ricerca stava eseguendo questi esperimenti, si è reso conto che un altro recettore chiamato Gpr41 , trovato sulle pareti interne dei vasi sanguigni, stava ricevendo segnali dal microbiota intestinale. Gpr41 è noto per rispondere all’acetato e al propionato, ma abbassa la pressione sanguigna piuttosto che aumentarla. Inoltre, Gpr41 inizia a rispondere a bassi livelli di acetato e propionato, mentre Olfr78 entra in azione solo a livelli più alti di molecole segnale.

Quando dopo un pasto la fibra alimentare giunge all’intestino, i batteri cominciano a utilizzarla per ricavare nutrimento e rilasciano il loro segnale di acido grasso. Questo attiva Gpr41, che contrasta l’innalzamento della pressione sanguigna mentre tutti i nutrienti ottenuti dalla digestione si riversano nella circolazione.
Continuando a mangiare, Gpr41 potrebbe portare la pressione a livelli pericolosi. “Pensiamo che sia a questo punto che entra in gioco Olfr78”, ha detto Pluznick. Questo recettore, attivato quando al momento dell’entrata in circolazione delle molecole segnale, mantiene a un livello basso la pressione sanguigna dal fondo, attivando la renina che è un vasocostrittore.

Nel giugno 2016 il National Institutes of Health ha convocato un gruppo di lavoro sul controllo della pressione arteriosa da parte del microbiota. I ricercatori si sono incontrati per scoprire quali importanti questioni devono ancora essere risolte, compreso quale ruolo gioca il codice genetico dell’ospite, cioè se il microbiota è più importante per alcuni ospiti che per altri. Un precedente studio ha dimostrato che trapiantando in topi “magri” il microbioma di un essere umano obeso i topi diventavano obesi, mentre il trapianto di microbiota di esseri umani “magri” teneva i topi magri,  forse questo può accadere anche con la pressione del sangue. Teoricamente, anche se lo scambio di nuovi batteri può solo leggermente abbassare la pressione sanguigna dei casi con una tendenza genetica ipertensiva, questo potrebbe fare la differenza nel corso della vita.

 

Alice Marcantonio

Fonte: Jennifer Pluznick (2014) A novel SCFA receptor, the microbiota, and blood pressure regulation, Gut Microbes, 5:2, 202-207, DOI: 10.4161/gmic.27492

1 Commento

Rispondi