Carne rossa? Solo se trattata con enzimi batterici!

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Abitudini alimentari sbagliate

Le abitudini alimentari sono considerate tra i fattori in grado di modificare il nostro microbiota e, quando questo avviene in senso negativo, contribuisce allo sviluppo di patologie come obesità, diabete e cancro.

In particolar modo, ci sono degli alimenti che, più di altri, contribuiscono a queste alterazioni: un esempio ne è la carne rossa (Figura 1), ampiamente consumata nei Paesi Occidentali. Numerosi studi hanno evidenziato come un consumo eccessivo di carne porti allo sviluppo di alcune patologie, come aterosclerosi e cancro del colon-retto.

Carne rossa
Figura 1: Tipi di carne rossa

Perché la carne rossa causa alcune patologie?

La carne rossa è ricca di un acido sialico, l’acido N-Glicolilneuroaminico (Neu5Gc) (Figura 2), che l’uomo non è in grado di sintetizzare a causa di una modificazione evolutiva che ha portato alla perdita dell’enzima CMP-Neu5Ac idrossilasi funzionale. Con l’assunzione di carne rossa, anche questo viene ingerito e viene incorporato nei glicani delle membrane cellulari.

acido N-Glicolilneuroaminico

Figura 2: Formula dell’acido N-Glicolilneuroaminico

Il nostro organismo presenta, in circolo, degli anticorpi anti-Neu5Gc, che riconoscono e legano questa molecola quando associata ai glicani di membrana. Questo porta ad una risposta infiammatoria che può evolvere in patologia.

Il ruolo del microbiota

È stato osservato come vi sia una parte di Neu5Gc che non si lega ai glicani di membrana ma resta libero. Questo può essere o eliminato tramite i reni o utilizzato dai batteri. Ed è quest’ultimo punto quello maggiormente interessante.

I batteri, infatti, producono degli enzimi, le neuroaminidasi, che sono in grado di scindere i legami tra l’acido sialico e i glicani delle cellule. In più, tramite dei trasportatori, riescono ad inglobare al loro interno queste molecole per utilizzarle come fonte di carbonio, azoto, energia.

Per questo motivo, il microbiota dei soggetti che abitualmente consumano carne rossa presenta un maggior quantitativo di batteri in grado di produrre l’enzima in questione. Nonostante questo, però, un aumento della frazione di Neu5Gc libero nell’intestino, per esempio a causa di una infiammazione, può causare disbiosi.

L’analisi dei cambiamenti del microbiota in relazione al consumo di carne rossa è stato al centro dello studio condotto dai ricercatori della University of California di San Diego, che hanno pubblicato i risultati ottenuti su “Nature Micorbiology” lo scorso 23 settembre.

Microbiota e alimentazione nei topi

In primo luogo, i ricercatori hanno analizzato il microbiota di topi umanizzati (topi geneticamente modificati, in modo tale da riflettere la biologia umana) alimentati con tre differenti tipi di dieta: una ricca di carne rossa e, quindi, di Neu5Gc e due diete di controllo prive di zuccheri.

In questo modo è stata osservata una differenza: sono stati trovati dei batteri maggiormente abbondanti nel microbiota dei topi che avevano assunto la dieta ricca di carne rossa. I batteri in questione appartengono al genere Bacteroides (Figura 3), un tipo di batterio che necessita di carboidrati per sopravvivere. È proprio questo batterio che produce l’enzima necessario per scindere Neu5Gc dalle cellule (neuroaminidasi26). Anche le quantità di questo enzima sono maggiori nei topi alimentati con carne rossa.

Batteri
Figura 3: Batteri del genere Bacteroides

Microbiota e alimentazione nell’uomo

Gli stessi studiosi hanno voluto valutare se i cambiamenti visualizzati nel topo fossero presenti anche nell’uomo. In un primo momento, hanno pensato di condurre uno studio su un gruppo di soggetti che, per due mesi, si sarebbero dovuti sottoporre ad una dieta vegetariana. Essendo uno studio del genere molto costoso, i ricercatori hanno cercato qualcosa di simile in letteratura e si sono imbattuti nella tribù degli Hazda (Figura 4).

Tribù Hazda
Figura 4: Tribù Hazda

Precedentemente, altri gruppi di ricerca avevano analizzato il microbiota di questa tribù della Tanzania, per la loro particolare alimentazione. Questi, infatti, cambiano la loro alimentazione in base alla disponibilità di cibo: nella stagione secca si alimentano principalmente di carne, ottenuta tramite la caccia, mentre nella stagione umida si alimentano prevalentemente di bacche e miele.

Analizzando i dati metagenomici pubblici, i ricercatori, hanno confrontato la composizione batterica di questi soggetti durante le due differenti stagioni. Da questo, è emerso come i batteri del genere Bacteroides siano maggiormente abbondanti nel microbiota durante la stagione secca rispetto alla stagione umida.

In più, la differenza riscontrata non è solo nel tipo di batteri, ma anche nel tipo di enzimi da questi prodotti. In particolar modo i ricercatori hanno trovato una neuroaminidasi (neuroaminidasiHz136) molto simile a quella venuta fuori dallo studio sul topo (neuroaminidasi26).

La neuroaminidasi prodotta in laboratorio

I ricercatori hanno, poi, pensato di produrre questo enzima in laboratorio, partendo dal gene per la neuroaminidasi batterica degli Hazda.

Questo enzima prodotto in laboratorio riesce ad agire in maniera più efficace su Neu5Gc non umano rispetto ad altri zuccheri umani. Per questo motivo, potrebbe essere utilizzato per andare ad agire sulla carne rossa prima che questa venga consumata.

Effettivamente, come prova del nove, i ricercatori si sono recati al supermercato e hanno acquista carne rossa in forma di salsicce e bistecche di maiale. Hanno poi posto la carne a contatto con l’enzima prodotto in laboratorio e hanno visto come, effettivamente, questo avesse eliminato la gran parte dell’acido sialico.

Prospettive future

Secondo gli studiosi questo enzima ha ancora bisogno di alcuni accorgimenti per poter essere realmente utilizzato in futuro, poiché reagisce, anche se in misura minore, con altri zuccheri oltre che con il substrato di interesse.

In futuro, quindi, potrebbe essere utilizzato per andare a trattare la carne rossa prima del suo consumo, in modo tale da ridurre, nei suoi consumatori, il rischio di aterosclerosi o cancro, senza, però, rinunciare alla bontà della bistecca!

Emanuela Pasculli

Fonti

  • Livia S. Zaramela, Cameron Martino, Frederico Alisson-Silva, et al. “Gut bacteria responding to dietary change encode sialidases that exhibit preference for red meat-associated carbohydrates”, Nature Microbiology (2019). DOI: 10.1038/s41564-019-0564-9 , https://nature.com/articles/s41564-019-0564-9;
  • “Red Meat Could Be Less Inflammatory If Marinated in Bacterial Enzymes” (25 settembre 2019). Estrapolato da https://genengnews.com/news/red-meat-could-be-less-inflammatory-if-marinated-in-bacterial-enzymes/

Informazioni su Emanuela Pasculli 60 Articoli
Laureanda in Biotecnologie Mediche e Farmaceutiche in quel di Bari. Sono una ragazza molto curiosa e mi piace osservare ciò che mi circonda e trovare una risposta alle mie tremila domande. Grazie a questo blog ho unito due passioni: la microbiologia e la scrittura e spero che questo sia solo il punto di partenza.

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