I ricercatori scoprono come l'enzima batterico rimuove i carboidrati della carne che causano l'infiammazione

La maggior parte dei mammiferi produce naturalmente un carboidrato noto come Neu5Gc -; gli umani no. Però, quando mangiamo carne rossa, animale Neu5Gc è incorporato nei nostri tessuti. Man mano che i carboidrati si accumulano, il nostro sistema immunitario tratta Neu5Gc come un invasore straniero, generando anticorpi contro di essa. Ecco perché le diete ricche di carne rossa sono associate a infiammazioni croniche e malattie correlate, come il cancro del colon e l'aterosclerosi.

I ricercatori della University of California San Diego School of Medicine hanno recentemente scoperto come i batteri intestinali impiegano enzimi per spogliare le nostre cellule del loro contenuto di Neu5Gc in modo che possano banchettare con gli zuccheri sottostanti, e così facendo, rilasciare i carboidrati nel flusso sanguigno.

Lo studio, pubblicato il 23 settembre 2019 in Microbiologia della natura , introduce la possibilità di utilizzare questi enzimi batterici, chiamate sialidasi, per eliminare Neu5Gc dai nostri tessuti e rimuovere potenzialmente i carboidrati dalla carne rossa prima che vengano consumati.

È nostra speranza che questo approccio possa essere utilizzato come una sorta di probiotico o prebiotico per aiutare a ridurre l'infiammazione e il rischio di malattie infiammatorie -; senza rinunciare alla bistecca".

Karsten Zengler, dottorato di ricerca, professore di pediatria e bioingegneria, UC San Diego e autore senior

Gli scienziati sanno da decenni che il cancro al colon e l'aterosclerosi sono più comuni nelle persone che mangiano molta carne rossa, ma non nei carnivori non umani. Neu5Gc è stato implicato come collegamento tra il consumo di carne rossa e queste malattie umane in studi precedenti dal coautore dello studio Ajit Varki, dottore, Illustre Professore di Medicina e Medicina Cellulare e Molecolare presso la UC San Diego School of Medicine, e colleghi. Hanno dimostrato che il Neu5Gc dietetico favorisce l'infiammazione, tumori e aterosclerosi in topi (umanizzati) con deficit di Neu5Gc.

Nel loro ultimo studio, Il team di Zengler ha utilizzato topi umanizzati simili (modelli di topo che sono stati geneticamente modificati per riflettere in qualche modo la biologia umana) per determinare come la dieta influenza la composizione dei microbiomi -; comunità di microbi, in particolare batteri -; vivere nell'intestino. I topi sono stati alimentati con una dieta a base di carne rossa ricca di Neu5Gc o con una delle due diete di controllo prive di carboidrati.

Globale, la dieta simile alla carne rossa era associata a una minore diversità batterica nei microbiomi intestinali dei topi. Eppure c'erano diversi tipi di batteri che erano più abbondanti nelle viscere dei topi nutriti con Neu5Gc rispetto ai topi che non consumavano i carboidrati legati alla carne. Uno di questi era batterioidi , un tipo di batteri noto per sopravvivere con i carboidrati.

Più specificamente, un batterioidi l'enzima era particolarmente abbondante nei topi alimentati con Neu5Gc -; un nuovo tipo di sialidasi che scinde Neu5Gc dalle cellule.

Per determinare come i risultati sui topi potrebbero tradursi nell'uomo, Zengler originariamente sperava di condurre uno studio in cui le persone avrebbero seguito una dieta vegetariana per due mesi, poi passare al consumo di carne per due mesi, il tutto mentre il team ha monitorato come sono cambiati i microbiomi intestinali e le sialidasi. Invece di avviare uno studio del genere, che sarebbe stato costoso, Zengler ha trovato un esperimento naturale nello stile di vita degli Hadza, un gruppo indigeno di cacciatori-raccoglitori che vive in una remota regione della Tanzania, nell'Africa orientale. Nella stagione secca, gli Hadza cacciano e mangiano carne. Nella stagione delle piogge, non possono cacciare e si affidano invece a una dieta principalmente a base di bacche e miele.

Altri gruppi di ricerca hanno precedentemente studiato gli Hadza e i loro microbiomi. Esaminando i dati genomici pubblicamente disponibili dai batteri intestinali Hadza nel tempo, La squadra di Zengler lo ha notato batterioidi contenenti il ​​gene della sialidasi erano almeno due volte più abbondanti durante la stagione secca (mangia carne), rispetto alla stagione delle piogge.

Ma solo perché i geni della sialidasi sono presenti non significa necessariamente che siano anche attivi. Così i ricercatori hanno sintetizzato il gene della sialidasi batterica Hadza e hanno prodotto l'enzima in laboratorio. La sialidasi risultante era attiva e preferiva Neu5Gc non umano rispetto a carboidrati umani simili.

Zengler ha poi portato lo studio un ulteriore passo avanti:al negozio di alimentari. La sua squadra ha acquistato bistecca e salsiccia di maiale da un negozio locale e l'ha riportata al laboratorio. Hanno strofinato la loro sialidasi fatta in laboratorio sulla carne e, abbastanza sicuro, la maggior parte del Neu5Gc è arrivata subito.

"L'approccio non è ancora perfetto -; l'enzima sialidasi preferisce scindere Neu5Gc, ma scinde ancora un po' di un simile carboidrato umano, " ha detto Zengler, che è anche membro di facoltà presso il Center for Microbiome Innovation della UC San Diego.

Lui e il suo team stanno ora lavorando per ottimizzare l'enzima per aumentarne la specificità. Il team vuole anche esplorare metodi per produrre in massa l'enzima ed esplorare ulteriormente il suo potenziale per prevenire l'infiammazione e le malattie infiammatorie.

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