I batteri intestinali devono generare energia in ambienti con poco ossigeno, spesso utilizzando molecole introdotte con la dieta come fonti energetiche alternative. Di recente, un gruppo di ricercatori ha scoperto che i batteri intestinali cooperano per convertire l’antiossidante alimentare ergotioneina in un composto che consente la produzione di energia.
I risultati, pubblicati su Cell Host & Microbe, rivelano un meccanismo precedentemente sconosciuto con cui i microbi intestinali riutilizzano le molecole alimentari per produrre energia. Questo processo potrebbe influire sull’equilibrio microbico e favorire lo sviluppo di nuove strategie in grado di influenzare la salute intestinale.
Precedenti studi hanno dimostrato che alcuni batteri intestinali, soprattutto in ambienti a basso contenuto di ossigeno, possono scomporre l’ergotioneina per generare energia. Sebbene questa molecola sia nota per i suoi benefici per la salute e venga assorbita sia dalle cellule umane sia dai microbi, il meccanismo con cui viene metabolizzata varia da individuo a individuo. Inoltre, non è ancora chiaro quali batteri siano coinvolti in questo processo e come ciò influenzi le interazioni tra i microbi presenti nell’intestino.
Per rispondere a queste domande, i ricercatori guidati da Zhe Zhou della Yale University hanno utilizzato campioni fecali umani e batteri coltivati in laboratorio per studiare come i microbi intestinali metabolizzano l’ergotioneina.
Cooperazione microbica
Il team ha scoperto che un batterio intestinale comune, Clostridium symbiosum, può scomporre l’ergotioneina utilizzando uno speciale enzima chiamato ergotionasi. Questo processo produce due molecole: la trimetilammina, che può influire sulla salute umana, e il tiourocanato, che sembra svolgere un ruolo nella produzione di energia da parte dei batteri.
Ulteriori analisi hanno dimostrato che nei topi i batteri intestinali provenienti da diverse fonti metabolizzano con meccanismi diversi l’ergotioneina. Questo risultato suggerisce che le differenze individuali nella composizione del microbiota intestinale possono influenzare il modo in cui l’ergotioneina e altri componenti alimentari vengono elaborati nell’organismo.
I ricercatori hanno inoltre osservato che C. symbiosum converte l’ergotioneina in tiourocanato e lo rilascia nell’ambiente dove un altro batterio intestinale, Bacteroides xylanisolvens, lo assorbe e lo trasforma in un nuovo composto. Questa conversione aumenta la produzione di energia e stimola la crescita di B. xylanisolvens in condizioni di carenza di ossigeno come quelle dell’intestino.
Alimentazione incrociata batterica
Il team ha scoperto che questo processo, chiamato cross-feeding, si verifica sia in colture isolate di C. symbiosum e B. xylanisolvens, sia in co-colture dei due batteri, suggerendo un’interazione microbica coordinata. Il cross-feeding non solo aiuta i batteri a proliferare, ma influenza anche il modo in cui l’ergotioneina viene elaborata nell’intestino.
I risultati suggeriscono dunque che il cross-feeding offre ad alcuni microbi un vantaggio di sopravvivenza nell’intestino e può influenzare la salute dell’ospite. Tuttavia, sono necessari ulteriori studi per comprendere appieno quali siano gli enzimi coinvolti e il destino del tiourocanato e dei suoi sottoprodotti nell’organismo e come questo processo possa causare malattie.
«Una comprensione più approfondita di come il tiourocanato e i metaboliti associati influenzano la “fitness” dei taxa batterici che metabolizzano l’ergotioneina potrebbe favorire lo sviluppo di strategie per migliorare la salute intestinale attraverso il controllo farmacologico del metabolismo microbico dell’ergotioneina», concludono gli autori dello studio.
