I batteri intestinali sono i “protagonisti principali” nel successo della perdita di peso

Un approccio genetico

I ricercatori hanno identificato i geni che erano più abbondanti nel microbiota intestinale degli individui prima che partecipassero a un programma di perdita di peso.

Sulla base delle funzioni biologiche svolte da questi geni, i ricercatori sono stati in grado di dedurre il profilo funzionale dell’intero microbioma intestinale.

Hanno scoperto che il profilo funzionale dei geni del microbiota intestinale all’inizio del programma di perdita di peso prevedeva la capacità di un individuo di perdere peso.

In particolare, tra gli individui che hanno perso peso e quelli resistenti alla perdita di peso, c’era una differenza nell’abbondanza di geni del microbioma che gli scienziati sanno influenzare il metabolismo umano.

Notizie mediche oggi ha parlato con il prof. Eran Elinav, esperto di microbioma presso il Weizmann Institute of Science e il National German Cancer Research Center (DKFZ) e non è stato coinvolto nello studio. Egli ha detto:

“Mentre un ruolo causale per le caratteristiche del microbioma intestinale è stato suggerito da una serie di studi preclinici in modelli animali, i dati umani rimangono fino ad oggi associativi. L’attuale studio di Diener et al. contribuisce alla nostra comprensione dei contributi del microbioma umano alle risposte dietetiche identificando una serie di caratteristiche del microbioma di base che sono state associate alla perdita di peso alimentare negli esseri umani».

L’autore principale dello studio, il dottor Sean Gibbons, assistente professore presso l’Institute for Systems Biology, ha detto MNT che “questo lavoro può portare alla diagnostica per identificare le persone che potrebbero rispondere a interventi blandi sullo stile di vita o coloro che potrebbero aver bisogno di interventi più drastici per perdere peso”.

“Oltre a ciò”, ha continuato il dott. Gibbons, “questi risultati suggeriscono gli organismi e i geni responsabili del successo o della resistenza alla perdita di peso, che possono guidare futuri interventi volti a progettare microbiomi resistenti alla perdita di peso in microbiomi permissivi alla perdita di peso”.

Lo studio appare sulla rivista mSistemi.

BMI basale e perdita di peso

Nel presente studio, i ricercatori hanno analizzato i dati di 105 individui che si erano iscritti a un programma commerciale di benessere comportamentale.

I ricercatori hanno raccolto informazioni sui partecipanti, compreso il loro peso e indice di massa corporea (BMI), un valore che usa l’altezza e il peso di una persona per stimare il grasso corporeo. Hanno anche esaminato i campioni di sangue sia al basale che a 6-12 mesi dall’inizio del programma.

I ricercatori hanno anche raccolto informazioni sulla dieta e campioni di feci all’inizio del programma di benessere.

Hanno usato i campioni di sangue per valutare i livelli di vari metaboliti e proteine ​​e hanno usato i campioni di feci per determinare la composizione e la funzione del microbiota intestinale.

I ricercatori hanno anche valutato le differenze nella funzione del microbiota intestinale utilizzando l’analisi metagenomica. Invece di caratterizzare il genoma delle singole specie di microrganismi, un’analisi metagenomica comporta l’identificazione dei geni più abbondanti nell’intera comunità di microrganismi che costituiscono il microbiota intestinale.

L’identificazione dei geni più abbondanti può aiutare a prevedere la funzione dell’intero microbioma intestinale.

Tra i 105 partecipanti, 48 individui hanno perso almeno l’1% del loro peso al mese, mentre i restanti 57 non hanno perso peso.

I ricercatori hanno identificato le 15 persone che hanno perso la maggior quantità di peso e le 10 persone nel gruppo senza perdita di peso che hanno mostrato il cambiamento meno significativo nel loro peso.

Hanno quindi determinato la composizione e la funzione del microbioma intestinale utilizzando campioni di questo sottogruppo di 25 individui. Hanno usato campioni di tutti i 105 individui per esaminare l’associazione tra la perdita di peso e alcune variabili, come i modelli dietetici, i metaboliti e le proteine ​​del sangue.

Dopo aver esaminato i dati di tutti i partecipanti, i ricercatori hanno scoperto che gli individui con un BMI più elevato all’inizio hanno perso più peso.

L’associazione tra un elevato indice di massa corporea e la perdita di peso è ben nota e i ricercatori hanno voluto determinare i fattori che prevedevano la perdita di peso indipendentemente dall’indice di massa corporea. La ragione di ciò è che l’IMC iniziale potrebbe distorcere o mascherare la potenziale associazione tra perdita di peso e altri fattori di base.

Quindi, i ricercatori hanno condotto la loro successiva analisi dopo aver controllato l’effetto del BMI.

Cambiamenti nei marcatori metabolici del sangue

Utilizzando i campioni di sangue raccolti prima e dopo l’intervento per la perdita di peso, i ricercatori hanno confrontato i cambiamenti nei livelli dei marcatori metabolici nei gruppi di perdita di peso e senza perdita di peso.

Hanno scoperto che il gruppo di perdita di peso, rispetto al gruppo di peso stabile, ha mostrato un aumento dei livelli di adiponectina.

Il problema del grasso secerne l’ormone adiponectina e un aumento dei livelli di questa proteina è associato alla perdita di peso.

Il gruppo di perdita di peso ha anche mostrato una diminuzione del livello di sei proteine, che gli scienziati hanno precedentemente dimostrato essere associate a infiammazione, obesità e altri disturbi metabolici.

Pertanto, la perdita di peso è stata associata a un miglioramento dei profili metabolici e immunitari degli individui.

Associazione tra perdita di peso e caratteristiche di base

I ricercatori hanno quindi analizzato l’associazione tra perdita di peso e varie caratteristiche misurate al basale, dopo aver controllato l’indice di massa corporea di base, l’età e il sesso.

Queste caratteristiche di base includevano modelli dietetici, livelli di proteine ​​e metaboliti nel sangue e composizione e funzione del microbioma intestinale.

I ricercatori hanno scoperto che l’entità della perdita di peso non era correlata ai modelli dietetici di base o ai livelli di metaboliti nel sangue. I livelli di una sola proteina associata all’obesità nel sangue, il ligando KIT, erano positivamente associati alla resistenza alla perdita di peso.

Al contrario, un certo numero di caratteristiche di base erano associate al BMI iniziale dei partecipanti.

Sebbene i ricercatori non abbiano trovato alcuna associazione tra la composizione del microbioma e la perdita di peso, i livelli di 31 geni del microbioma erano associati alla perdita di peso.

In altre parole, il profilo del gene del microbioma era un predittore migliore della perdita di peso rispetto ai modelli dietetici di base o ai livelli di metaboliti e proteine ​​nel sangue. Nel complesso, l’autore principale Christian Diener, Ph.D., conclude:

“Il microbioma intestinale è un attore importante nel modulare se un intervento per la perdita di peso avrà successo o meno”.

Geni funzionali del microbioma

La classe di geni del microbioma più abbondante nel gruppo di perdita di peso era quella associata alla sintesi delle pareti cellulari batteriche.

L’aumento della sintesi delle pareti cellulari si verifica durante la replicazione batterica. I ricercatori hanno scoperto che i tassi di replicazione batterica erano effettivamente più alti nel gruppo con perdita di peso rispetto al gruppo senza perdita di peso.

Inoltre, i batteri appartenenti al genere Prevotella erano responsabili in larga misura dell’aumento del tasso di replicazione nel gruppo di perdita di peso.

In particolare, ricerca precedente ha dimostrato che gli individui con livelli più elevati di Prevotella nell’intestino hanno maggiori probabilità di perdere peso con una dieta ricca di fibre. Più alto Prevotella i livelli nell’intestino sono associati ad un aumento dei livelli di degradazione dei carboidrati complessi per fermentazione, con conseguente produzione di acidi grassi a catena corta.

Questi acidi grassi a catena corta sono meno densi di energia rispetto ai carboidrati consumati e possono ridurre l’infiammazione. Ciò è particolarmente degno di nota poiché gli esperti ritengono che l’obesità sia probabilmente associato con infiammazione cronica di basso grado.

Al contrario, i geni del microbioma associati alla scomposizione di carboidrati complessi e proteine ​​e quelli coinvolti nella risposta allo stress e nella respirazione cellulare sono stati arricchiti in individui resistenti alla perdita di peso.

Per essere precisi, i geni arricchiti nel gruppo senza perdita di peso includevano quelli che codificano per gli enzimi che degradano i carboidrati complessi in zuccheri semplici.

Allo stesso tempo, i livelli più bassi di batteri con la capacità di trasformare questi zuccheri semplici in prodotti di fermentazione in individui resistenti alla perdita di peso possono comportare un maggiore assorbimento di zuccheri semplici da parte dell’ospite, cioè il corpo umano.

Pertanto, gli autori ipotizzano che i tassi di replicazione inferiori dei batteri coinvolti nella fermentazione e gli alti livelli di enzimi che degradano i carboidrati possano essere responsabili della mancanza di risposta agli interventi di perdita di peso.

“I microbiomi che erano permissivi alla perdita di peso sono stati innescati per la rapida crescita di fermentatori strettamente anaerobici, mentre i microbiomi resistenti alla perdita di peso hanno mostrato un arricchimento nei geni che degradano l’amido, combinato con una crescita più lenta”, ha spiegato il dott. Gibbons. Lui continuò:

“Nel complesso, questo suggerisce che la resistenza alla perdita di peso è guidata dall’ospite che supera il microbiota per gli zuccheri semplici scissi dalle fibre/amidi alimentari. L’ospite assorbe questi zuccheri se il microbioma non cresce rapidamente per consumarli. Pertanto, il microbioma sembra modulare l’efficienza con cui l’ospite estrae le calorie dalla dieta.

Punti di forza e limiti

Descrivendo i punti di forza dello studio, il Dr. Gibbons ha detto MNT: “Il lavoro precedente spesso confonde BMI e perdita di peso. Questi fattori sono altamente correlati perché le persone con un indice di massa corporea più elevato tendono a perdere più peso in risposta a un intervento”.

“Questo è un grosso problema perché molti fattori fenotipici sono correlati con l’IMC, anche se potrebbero non essere rilevanti per le risposte alla perdita di peso. Pertanto, abbiamo corretto il BMI di base quando cercavamo associazioni con la perdita di peso. I risultati qui riportati sono caratteristiche associate alla perdita di peso che sono completamente indipendenti dall’IMC di base.

Gli autori hanno riconosciuto che lo studio aveva alcune limitazioni. Hanno osservato che “[t]Lo studio attuale ha esaminato solo i modelli dietetici di base e non ha tracciato registrazioni dietetiche dettagliate per tutta la durata di questo studio di intervento personalizzato.

Sperano che gli studi futuri “catturano questi dati dietetici longitudinali al fine di delineare meglio tra l’influenza della variazione alimentare e i microbiomi intestinali di base nella previsione delle risposte alla perdita di peso”.

Il Dr. Gibbons ha anche osservato che “la dimensione della nostra coorte è piuttosto modesta e questi risultati dovrebbero essere considerati piuttosto preliminari”.

Per affrontare la piccola dimensione del campione nel presente studio, gli autori intendono replicare la ricerca con gruppi più ampi di partecipanti.

Discutendo le direzioni future della ricerca, il dott. Gibbons ha affermato: “In definitiva, speriamo di sviluppare diagnosi e interventi personalizzati che aiutino le persone a perdere peso. Gli interventi personalizzati richiederanno modelli predittivi su come il microbioma di un individuo risponde agli input dietetici».

“Attualmente stiamo costruendo questi modelli: ad esempio, abbiamo recentemente costruito un modello metabolico su scala comunitaria del microbioma intestinale che può essere personalizzato per un individuo, chiamato MICOM”.