Obesità, sindrome metabolica e molte patologie gastrointestinali sono spesso associate ad un alterazione del microbiota intestinale, definito comunemente come “flora batterica”. Esso, infatti, svolge un ruolo determinante nello sviluppo di tale apparato e nel mantenimento del suo corretto funzionamento. Forma una barriera fisica che contrasta la colonizzazione dell’intestino da parte di microbi patogeni, contribuisce alla digestione degli alimenti, stimola e rafforza il sistema immunitario.
Akkermansia muciniphila è un batterio Gram-negativo, anaerobico, non mobile, non formante spore e di forma ovale (fig. 1). E’ in grado di utilizzare la mucine gastriche come unica fonte di carbonio e azoto e rappresenta l’1-5% del microbiota intestinale.
Fig. 1 Akkermansia muciniphila in Microscopia Elettronica a Scansione
In uno studio pubblicato su Nature Medicine, Hubert Plovier e il suo gruppo di ricercatori mostrano che il trattamento con A. muciniphila di topi cresciuti con una dieta ad elevato contenuto di grassi per indurre l’obesità, migliorava la capacità di ridurre lo sviluppo della massa grassa, l’insulino – resistenza e la dislipidiemia. Questi miglioramenti sono stati associati in particolare a una modulazione del profilo metabolomico dell’ospite e dell’assorbimento intestinale di composti ad alto contenuto energetico.
Gli autori hanno dimostrato che Amuc_1100*, una specifica proteina isolata dalla membrana esterna del batterio, stabile a temperature utilizzate per la pastorizzazione, interagisce con recettori Toll-like 2 (TLR 2). Questo riconoscimento migliorava l’integrità della barriera intestinale grazie a un’aumentata espressione dei geni codificanti per le proteine tight-junction dell’intestino tenue e dell’ileo (fig. 2).
Fig. 2. Effetto di A. muciniphila pastorizzata e della proteina Amuc_1100* sull’integrità della barriera intestinale e sulla sindrome metabolica
Tali esperimenti prevedevano che topi allevati seguendo una dieta che li aveva resi 3-4 volte più grassi del normale fossero trattati con cellule di A. muciniphila inattivate a 70 °C per 30 min. Il riconoscimento di Amuc_1100* da parte dei TLR2, posti nella membrana apicale dei villi intestinali, riduceva la dispersione di LPS in circolo, cosi come l’endotossinemia metabolica, i processi infiammatori e di conseguenza la resistenza all’insulina . In questo modo, veniva migliorato l’uptake del glucosio a livello dei muscoli, con riduzione di tessuto adiposo.
Nello stesso studio, gli autori hanno riscontrato un aumento dell’espressione del gene che codificava per il peptide antimicrobico Reg3g nel colon, influenzando in modo diverso il sistema endocannabinoide e il profilo dei peptidi antimicrobici nell’intestino.
In questo studio, le due principali limitazioni nell’uso di A. muciniphila come probiotico per le malattie metaboliche, ossia l’uso di mucina di derivazione animale per la sua produzione e la elevatissima sensibilità all’ossigeno, sono state risolte, in quanto ora è possibile la produzione di biomassa su larga scala usando un terreno sintetico; inoltre, la pastorizzazione del batterio aumenta le proprietà benefiche contro obesità e insulino resistenza. Gli autori hanno anche dimostrato che il trattamento di soggetti obesi per due settimane sia con il batterio vivo che con quello pastorizzato non ha effetti tossici ed è ben tollerato, rendendo più fattibile un possibile trattamento terapeutico per pazienti obesi o soggetti a sindrome metabolica, basato sul batterio integro o su una sua proteina. Sebbene siano in corso studi per la validazione clinica dell’utilizzo del batterio, l’attuale ricerca indica che la pastorizzazione di altre specie di batteri intestinali ne potrebbe migliorare l’attività probiotica verso altre e diverse patologie legate ad alterata permeabilità della mucosa intestinale. Infine, la strategia di isolare proteine batteriche, come Amuc_1100*, dovrebbe essere estesa per investigare altre specie batteriche del microbiota alla ricerca di nuove proteine utili per la lotta all’obesità e all’infiammazione cronica.
Maria Giovanna Rizzo
Bibliografia
- Derrien, M. et al. (2004). “Akkermansia muciniphila gen. nov., sp. nov., a human intestinal mucin-degrading bacterium”. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 54 (5): 1469–1476
- Van Passel MW et al. (2011). “The genome of Akkermansia muciniphila, a dedicated intestinal mucin degrader, and its use in exploring intestinal metagenomes”. PLoS ONE 6(3): e16876.
- Plovier H. et al. (2017). “A purified membrane protein from Akkermansia muciniphila or the pasteurized bacterium improves metabolism in obese and diabetic mice”. Nature Medicine 2017 Jan; 23(1):107-113.
- Fernando Forato Anhê & André Marette (2017). “A microbial protein that alleviates metabolic syndrome”. Nature Medicine volume 23, number 1.
