Specifici ceppi batterici del microbioma intestinale sembrerebbero in grado di ridurre i livelli di colesterolo intestinale e sierico convertendolo in coprostanolo, un derivato poco assimilabile. Lo si deve alla loro capacità di sintetizzare di enzimi ismA (colesterolo deidrogenasi).

Nonostante ulteriori approfondimenti siano necessari, la possibilità di manipolare la componente batterica per il controllo del colesterolo e, di conseguenza, delle correlate problematiche di salute sembrerebbe una valida e innovativa strategia terapeutica.

A dimostrarlo è lo studio coordinato da Douglas J. Kenny del Broad Institute of MIT and Harvard (Cambridge, USA) di recente pubblicazione su Cell Host & Microbe.

Colesterolo, microbiota e rischio cardiovascolare

Il colesterolo è un componente essenziale per la struttura e funzionalità cellulare. Quando però è in eccesso (ipercolesterolemia) a causa di disfunzioni metaboliche, cattiva alimentazione ecc. favorisce lo sviluppo e la progressione di patologie cardiovascolari.

Farmaci e controllo della dieta sono correntemente applicati nella correzione di queste condizioni e nel prevenire peggioramenti. Un ulteriore aiuto potrebbe arrivare dal microbioma intestinale, implicato nella maggior parte dei nostri processi metabolici. Il suo ruolo in quello del colesterolo rimane però ancora poco noto.

Sfruttando le informazioni ricavabili dall’approccio metagenomico e metabolomico, i ricercatori statunitensi hanno quindi approfondito i meccanismi implicati nella conversione batterica del colesterolo. Data la complessità dello studio, di seguito sono riportati solo i risultati principali.

Da probiotici, gli enzimi che convertono il colesterolo in coprostanolo

L’analisi di campioni fecali e banche dati ha permesso di individuare ceppi esprimenti geni per la conversione del colesterolo a coprostanolo individuando Eubacterium coprostanoligenes HL (ATCC 51222) come il candidato migliore.

L’attività di conversione è stata quindi testata in condizioni aerobie e anaerobie dimostrando la necessaria presenza di NADP+ ma l’indipendenza dall’ossigeno negli step iniziali (da colesterolo a 4-colestenone). Per l’ottenimento del coprostanone è risultata però altrettanto necessaria l’espressione di geni per enzimi idrossisteroidi deidrogenasi, ECOP170 in particolare per catalizzarne l’ossidazione.

Il coinvolgimento di questo gene è stato verificato valutandone l’attività mettendo il ceppo in coltura con o senza colesterolo. A due giorni, l’espressione di ECOP170 e dei relativi substrati (IsmA) in presenza di colesterolo è difatti aumentata considerevolmente (28.9 volte) suggerendone un interessamento. Nello specifico la sua attività sembrerebbe da ricondurre alla presenza della sequenza amminoacidica serina-tirosina-lisina.

Omologhi di Eubacterium coprostanoligenes IsmA sembrerebbero però esserci tra i ceppi intestinali non coltivabili considerando come 25 geni ismA siano poi risultati non riconducibili a nessun isolato batterico noto. 20 omologhi con geni ismA sono stati identificati grazie all’approccio metagenomico. Rimane tuttavia da ottimizzarne il metodo di messa coltura.

Valutando poi la composizione batterica fecale, la presenza di ceppi codificanti per ismA ha mostrato un’associazione negativa con i livelli di colesterolo sostenendone l’attivo ruolo nel suo metabolismo.

Tali risultati sono stati confermati in relazione al colesterolo sierico riunendo i dati ottenuti da due diverse coorti di soggetti (PRISM e HMP2). Di contro, elevati livelli di colestenone e coprostanolo (intermedi metabolici) sono poi stati registrati a livello intestinale in presenza di questi ceppi.

Conclusioni

Per concludere quindi:

• Grazie agli innovativi approcci “omici” (metagenomica e metabolomica in questo caso)  e bioinformatici è stato possibile identificare l’enzima responsabile della conversione del colesterolo da parte dei batteri
• Ceppi codificanti per ismA sono in grado di metabolizzare il colesterolo a coprostanolo, forma non assorbibile
• L’espressione di specie ismA+ ha mostrato associazione positiva con la diminuzione di colesterolo fecale e sierico