Dieta poate afecta microbii care se găsesc în tractul intestinal, iar cercetările au arătat că schimbările nocive ale microbiomului intestinal pot duce la afecțiuni precum cele cardiace, obezitate și cancer. Oamenii de știință arată cum pot dezvolta moleculele care pot schimba sau remodela microbiomul intestinali nesănătos într-unul sănătos, la șoareci. Cercetarea ar putea fi aplicată și într-o bună zi la alte condiții legate de alimentație. Cercetătorii vor prezenta rezultatele studiului la Reuniunea Națională și Expoziția Națională a Toamnei American Chemical Society (ACS) din toamna anului 2019.
„Microbiomul intestinal conține sute de specii diferite de bacterii și este locul în care se află cea mai mare concentrație de bacterii care trăiesc în organism”, spune M. Reza Ghadiri, doctorand, liderul studiului. „Dacă am mânca cu toții o dietă sănătoasă, am face exerciții și nu am îmbătrâni, nu am avea probleme cu microbiomul nostru intestinal și cu multe boli. Dar oamenii nu trăiesc așa. Metodele actuale care vizează îmbunătățirea formării microbiomului intestinal au a implicat prebiotice, probiotice sau terapii medicamentoase. Scopul nostru a fost să avem o abordare cu totul nouă - să remodelăm microbiomul.”
Peptida care poate regla microbiomul
Cheia cercetării este o clasă de molecule numite peptide D, L-α, cu proprietăți de auto-asamblare, care au fost create în laboratorul lui Ghadiri inițial pentru a ucide bacteriile patogene. Peptidele sunt catene scurte de aminoacizi legate între ele; ele sunt blocurile de construcție ale proteinelor. Peptidele lui Ghadiri nu se găsesc în natură și au un mod de activitate și selectivitate deosebit de față de diferite specii bacteriene.
„Ipoteza noastră a fost că, în loc să ucidem bacteriile, dacă am putea modula în mod selectiv creșterea anumitor specii de bacterii din microbiomul intestinului folosind peptidele noastre, bacteriile mai benefice ar crește pentru a umple nișa, iar intestinul ar fi „remodelat” într-un intestin sănătos”, explică Ghadiri. „Teoria noastră a fost că procesul ar împiedica apariția sau evoluția anumitor boli cronice.”
Pentru a testa această ipoteză, Ghadiri a ales boala cardiovasculară și a folosit un model de șoareci cunoscuți ca șoareci „knockout” pentru receptori LDL. „Acești șoareci au fost crescuți să prospere în dietele cu conținut scăzut de grăsimi, dar atunci când sunt hrăniți o dietă bogată în grăsimi saturate - așa-numita dietă occidentală - dezvoltă colesterol plasmatic ridicat, în special LDL sau tip „rău”, explică Ghadiri. În termen de 10-12 săptămâni, aceștia dezvoltă plăci în artere, așa cum s-ar putea găsi la pacienții cu ateroscleroză. Șoarecii „knockout” pentru receptorii LDL sunt „standardul de aur” pentru a testa eficacitatea statinelor, care sunt utilizate pe scară largă pentru a reduce nivelul de colesterol.
Pentru a găsi cele mai bune peptide de testat pe modelul de șoarece, echipa a dezvoltat un test de selecție în masă. Oamenii de știință au crescut un microbiom de șoarece reprezentativ în laborator și apoi au testat diferite peptide cu acesta. Ghadiri a ales apoi două peptide care păreau a fi cele mai eficiente pentru remodelarea microbiomului intestinului de șoarece într-unul asemănător cu microbiomul intestinal al șoarecilor cu o dietă cu conținut scăzut de grăsimi.
Teste pe șoareci, rezultate surprinzătoare
Studiul ulterior a inclus trei grupuri de șoareci. Un grup a fost hrănit cu o dietă săracă în grăsimi, un alt grup a fost hrănit cu o dietă occidentală, iar un al treilea grup a fost hrănit cu o dietă occidentală, plus doze orale ale uneia sau alteia dintre cele două peptide. Din probe fecale, cercetătorii au secvențiat microbiomul intestinal din toate cele trei grupuri înainte și după administrare. De asemenea, au măsurat nivelurile de molecule care afectează sistemul imunitar, inflamația și metabolismul și au examinat arterele animalelor pentru plăci.
„Șoarecii hrăniți dieta occidentală și cu peptidele noastre au avut o reducere de 50% a colesterolului plasmatic total și nu a existat nicio placă semnificativă în artere, în comparație cu șoarecii alimentați o dietă occidentală și fără peptide”, spune Ghadiri. „Am văzut, de asemenea, niveluri suprimate de molecule care cresc inflamația și nivelurile reechilibrate ale metaboliților relevanți pentru boală. Acești șoareci seamănă cu cei care aveai o dietă cu conținut scăzut de grăsimi”.
Mecanismele prin care are loc aceasta, cel mai probabil implică gene care afectează acizii biliari, care la rândul lor afectează metabolismul colesterolului, precum și alte gene care afectează procesele inflamatorii, cum ar fi ateroscleroza, spune Ghadiri.
„Este prima dată când cineva a arătat că există molecule care să remodeleze în mod intenționat microbiomul intestinal și să transforme un intestin nesănătos într-unul mai sănătos”, spune el. „Acest lucru deschide posibilități terapeutice clare. Putem să secvențiem efectele indivizilor și să dezvoltăm în cele din urmă terapii.”
