Un studiu descoperă mai multe specii de bacterii care metabolizează colesterolul.
Modificările în microbiomul intestinal au fost implicate într-o serie de afecţiuni, inclusiv diabetul zaharat de tip 2, obezitate şi bolile inflamatorii intestinale.
Acum, o echipă de cercetători de la Institutul Broad MIT şi Harvard, împreună cu Spitalul General din Massachusetts, a descoperit că bacteriile din intestin pot afecta şi bolile cardiovasculare.
Într-un studiu publicat marţi, în revista Cell, echipa a identificat anumite specii de bacterii care consumă colesterol în intestin şi care pot contribui la reducerea acestuia şi a riscului de boli de inimă la oameni.
Cercetătorii de la Broad MIT au analizat metaboliţii şi genomurile microbiene de la peste 1.400 de participanţi la Studiul Inimii Framingham, un proiect de zeci de ani axat pe factorii de risc pentru bolile cardiovasculare.
Echipa a descoperit că bacteriile numite Oscillibacter preiau şi metabolizează colesterolul din mediul înconjurător şi că persoanele care poartă niveluri mai ridicate ale microbului în intestin aveau niveluri mai scăzute de colesterol.
De asemenea, cercetătorii au identificat mecanismul pe care bacteriile îl folosesc probabil pentru a descompune colesterolul.
Rezultatele sugerează că intervenţiile care manipulează microbiomul în moduri specifice ar putea într-o zi să ajute la scăderea colesterolului la oameni.
Descoperirile pun bazele unor investigaţii mai bine orientate asupra modului în care modificările microbiomului afectează sănătatea şi boala.
„Cercetarea noastră integrează constatările de la subiecţi umani, cu validarea experimentală, pentru a ne asigura că obţinem o perspectivă acţionabilă care va servi ca punct de plecare pentru îmbunătăţirea sănătăţii cardiovasculare", a declarat marţi, într-un comunicat de presă, prof. Ramnik Xavier, director al Programului de imunologie şi al Programului de boli infecţioase şi microbiom la Broad MIT, care predă la facultatea de medicină a universităţii Harvard şi la spitalul Massachusetts General Hospital.
În ultimul deceniu, alţi cercetători au descoperit legături între compoziţia microbiomului intestinal şi elemente ale bolilor cardiovasculare, cum ar fi nivelul trigliceridelor şi al glicemiei unei persoane după o masă. Dar oamenii de ştiinţă nu au reuşit să vizeze aceste legături cu abordări terapeutice, în parte pentru că nu au o înţelegere completă a căilor metabolice din intestin.
În noul studiu, echipa Broad MIT a obţinut o imagine mai completă şi mai detaliată a impactului bacteriilor intestinale asupra metabolismului.
Ei au combinat secvenţierea metagenomică, care profilează tot ADN-ul microbian dintr-o probă, cu metabolomica, care măsoară nivelurile a sute de metaboliţi cunoscuţi şi mii de metaboliţi necunoscuţi. Ei au folosit aceste instrumente pentru a studia eşantioane de scaun din cadrul studiului Inimii Framingham.
Abordarea a scos la iveală peste 16.000 de asocieri între bacterii şi trăsături metabolice, inclusiv una care a fost deosebit de puternică: persoanele cu mai multe specii de bacterii din genul Oscillibacter aveau niveluri mai scăzute de colesterol decât cele care nu aveau aceste bacterii.
Cercetătorii au descoperit că speciile din genul Oscillibacter erau surprinzător de abundente în intestin, reprezentând în medie una din 100 de bacterii.
Ei au vrut apoi să afle calea biochimică pe care aceste bacterii o folosesc pentru a descompune colesterolul.
Pentru a face acest lucru, ei au trebuit mai întâi să crească bacteriile în laborator. Laboratorul a colectat ani de zile bacterii din probe de scaun pentru a crea o bibliotecă unică care a inclus şi Oscillibacter.
După ce a crescut cu succes bacteriile, echipa a folosit spectrometria de masă pentru a identifica cele mai probabile subproduse ale metabolismului colesterolului în bacterii. Acest lucru le-a permis să determine căile pe care bacteria le foloseşte pentru a reduce nivelul colesterolului.
Echipa a descoperit că bacteria a transformat colesterolul în produse intermediare care pot fi apoi descompuse de alte bacterii şi excretate din organism.
În continuare, cercetătorii au folosit modele de învăţare automată pentru a identifica enzimele candidate responsabile de această conversie biochimică, iar apoi a detectat aceste enzime şi produsele de descompunere a colesterolului în mod specific în anumite Oscillibacter în laborator.
Echipa a descoperit o altă specie bacteriană intestinală, Eubacterium coprostanoligenes, care contribuie, de asemenea, la scăderea nivelului de colesterol. Această specie este purtătoare a unei gene despre care cercetătorii au arătat anterior că este implicată în metabolismul colesterolului.
În noua lucrare, echipa a constatat că Eubacterium ar putea avea un efect sinergic cu Oscillibacter asupra nivelului de colesterol, ceea ce sugerează că noi experimente care studiază combinaţii de specii bacteriene ar putea ajuta la clarificarea modului în care diferite comunităţi microbiene interacţionează pentru a afecta sănătatea umană.
Marea majoritate a genelor din microbiomul intestinal uman nu sunt caracterizate, dar echipa este încrezătoare că succesul lor în identificarea enzimelor care metabolizează colesterolul deschide calea pentru descoperirea altor căi metabolice similare influenţate de bacteriile intestinali, care ar putea fi vizate în mod terapeutic.
„Există multe cercetări clinice care încearcă să facă studii de transfer al microbiomului fecal fără a înţelege prea bine cum interacţionează bacteriile între ele şi cu intestinul", notează cercetătorii.
„Sperăm că făcând un pas înapoi, concentrându-ne mai întâi pe o anumită bacterie sau o anumită genă, vom obţine o înţelegere sistematică a ecologiei intestinale şi vom veni cu strategii terapeutice mai bune, cum ar fi ţintirea uneia sau mai multor bacterii".
Din cauza numărului mare de gene cu funcţie necunoscută din microbiomul intestinal, există lacune în capacitatea de a estima funcţiile metabolice.
Cercetarea evidenţiază posibilitatea ca şi alte căi de metabolizare a sterolilor să fie modificate de bacteriile intestinale. Viitoarele descoperiri, spun oamenii de ştiinţă, vor oferi o înţelegere mai bună a modului în care bacteriile interacţionează cu gazda.
