Le fibre alimentari apportano benefici alla nostra salute e gli scienziati dell’Università di Copenaghen hanno ora scoperto una parte essenziale del motivo per cui ciò avviene. Diversi tipi di batteri nel nostro colon competono per utilizzare un amminoacido essenziale chiamato triptofano. Questa competizione può portare a risultati positivi o negativi per la nostra salute. La ricerca rivela che quando mangiamo molte fibre alimentari, i batteri intestinali aiutano a trasformare il triptofano in sostanze salutari. Ma se non mangiamo abbastanza fibre, il triptofano può essere convertito in composti dannosi dai nostri batteri intestinali. I ricercatori sanno da tempo che le fibre alimentari vengono direttamente convertite in acidi grassi a catena corta dai batteri intestinali nel colon. È noto che le fibre alimentari possono alterare la composizione batterica nel nostro microbioma intestinale.
Tuttavia, osservare semplicemente la composizione e l’abbondanza delle specie microbiche intestinali non ci dirà molto sul loro impatto sulla nostra salute. Tuttavia, il nuovo studio mostra sorprendentemente che le fibre alimentari contribuiscono anche alla buona salute, impedendo la conversione dell’aminoacido triptofano in sostanze nocive e promuovendone la conversione in sostanze benefiche nel colon. Il triptofano, un amminoacido essenziale, è un precursore biosintetico di molti metaboliti microbici e dell’ospite noti per mediare le malattie. In particolare, la via della serotonina del metabolismo del triptofano è un fattore chiave che ha dimostrato di modulare la depressione. Uno squilibrio nel metabolismo del triptofano causato da microrganismi intestinali è stato osservato in pazienti e animali depressi.
Ci sono prove che un suo alterato metabolismo intestinale possa partecipare anche alla sintomatologia o alla comparsa della fibromialgia. L’integrazione dietetica di triptofano allevia i comportamenti emotivi e regola le risposte infiammatorie nei topi cronicamente stressati, indicando un’associazione tra derivati dell’indolo e comportamenti depressivi. Cataboliti batterici del triptofano come acido indoloacetico (INAC), indol-3-lattico (ILA) e indolo-3-acrilico (IACR) sono ligandi per il recettore degli idrocarburi aromatici (AhR), che è un fattore di trascrizione mediatore vitale della neurogenesi, della funzione degli astrociti nel cervello e dell’omeostasi immunitaria. I metaboliti del triptofano svolgono un ruolo importante nella differenziazione e nella funzione dei linfociti T e B regolatori (Tregs / Bregs), delle cellule linfocitarie innate 3 (ILC3) e dei macrofagi antinfiammatori.
Il recettore AhR è presente nelle cellule, le Tregs, T-helper Th17, linfociti B e le cellule presentanti l’antigene (APC). Una volta attivato dal ligando, dal citosol viene traslocato nel nucleo per dimerizzare con il traslocatore ARNT e interagire sul promotore dei geni bersaglio. Per AhR, i metaboliti del triptofano più efficaci sono indolo, scatòlo, INAC, triptamina, indolo-3-propionato e indolo-3-acetammide (IAM). Il famigerato e temibile batterio intestinale Escherichia coli può trasformare il triptofano in indolo, che è associato anche alla progressione della malattia renale cronica (IRC). Ma un altro batterio intestinale, il Clostridium sporogenes, trasforma il triptofano in sostanze ad effetto positivo associate alla protezione contro le malattie infiammatorie intestinali, il diabete di tipo 2, le malattie cardiovascolari e certe malattie neurologiche.
Attraverso molteplici esperimenti su colture batteriche e topi, i ricercatori hanno dimostrato che i batteri intestinali che degradano le fibre, come Bacuillus thetaiotaomicron, regolano l’attività di formazione dell’indolo di E. coli. Il Bacillus thetaiotaomicron contribuisce a scomporre le fibre in zuccheri semplici, che l’E. coli preferisce al triptofano per la crescita. I componenti zuccherini delle fibre impediscono a E. coli di trasformare il triptofano in indolo, consentendo così a C. sporogenes di utilizzare il triptofano per produrre composti benefici. Fra questi spiccano l’acido indolo-acetico (IAC), l’acido 5-idrossi-indoloacetico (HIAC), l’acido indol-propionico (IPA) e l’acido chinurenico (KYNA). Al contrario, derivati come indolo, scatòlo, chinurenina ed acido chinolinico sono risultati neurotossici.
Quindi i metaboliti del triptofano, dunque agiscono da veri e propri regolatori chimici locali del dialogo microbiota-sistema immunitario. Il campo di ricerca sul microbioma intestinale si è concentrato fortemente sulla valutazione degli effetti, ad es. della dieta sulla quantità di batteri intestinali potenzialmente buoni o cattivi, ma spesso trascura che la dieta può regolare efficacemente l’attività dei batteri intestinali senza necessariamente apportare grandi cambiamenti al numero di specie batteriche nel colon. Quindi, le fibre alimentari non solo aiutano a modificare i tipi di batteri nell’intestino, portando a una composizione più sana, ma influenzano anche il comportamento dei batteri intestinali in modi che promuovono la salute. E’ straordinario che la Natura abbia scelto fra gli aminoacidi essenziali proprio il triptofano per eseguire compiti così importanti.
Fra gli aminoacidi aromatici è il meno abbondante negli alimenti, ma la molteplicità dei suoi derivati lo rendo unico nel suo genere. E’ più abbondante, paradossalmente, in alimenti che sono poveri o assenti di fibre vegetali, come il pollame, latte e formaggi, pesci come il salmone. Nei vegetali abbonda solo nella soia e suoi derivati, nella frutta a guscio (arachidi, noci e simili) e in certi semi (es. quinoa e miglio). Fra i legumi classici solo le fave sembrano esserne ragionevolmente ricche. Questo ha un senso, se si pensa che essendo un aminoacido essenziale compare nelle proteine definite “nobili” ovvero quelle di origine animale. Dall’altro, è deducibile che mentre l’introito bilanciato di carni e derivati fa parte di una dieta sana, dall’altro deve essere accompagnato da “contorni” vegetali che arricchiscano la dieta di fibre.
Solo dalla trasformazione di queste ultime, il triptofano alimentare andrà a condizionare i batteri intestinali a produrre suoi derivati “positivi”. Se le fibre scarseggiano, i suoi derivati “tossici” prendono il sopravvento e cominciano i problemi di salute.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Sinha AK et al. Nature Microbiol. 2024 Jun; in press.
Liu J, Qin X et al. BMC Microbiol. 2022; 22(1):318.
Seymour BJ et al. J Clin Invest. 2023; 134(4):e167671.
Jiang ZM et al. Sci Bulletin. 2023; 68(14):1540-1555.
Kujawa D et al. Gut Microbes. 2023; 15(2):2274126.
Zhang Y et al. Clin Exp Med. 2023; 23(6):2813-2827.
Sawicka GN et al. Int J Mol Sci. 2022; 23(21):13450.