Gli animali che vanno in letargo, come orsi e scoiattoli di terra, durante ogni inverno riducono il loro metabolismo e utilizzano le loro riserve di grasso per soddisfare il fino alla primavera. 

Ma non è chiaro come questi animali ottengano nutrienti importanti e mantengano la massa muscolare durante il letargo.

Di recente, un gruppo di ricercatori ha scoperto che alcuni microbi presenti nell’intestino degli scoiattoli di terra “riciclano” un prodotto di scarto del metabolismo per produrre proteine, aiutando così gli animali a sopravvivere a un lungo inverno senza cibo.

I risultati, pubblicati su Science, possono aiutare a comprendere il ruolo dei microbi intestinali durante il letargo per favorire lo sviluppo di terapie basate sul microbiota in grado di mitigare la perdita di massa muscolare e l’esaurimento dei nutrienti in condizioni come la malnutrizione e i disturbi caratterizzati da atrofia muscolare, ma anche negli anziani e negli astronauti impegnati in missioni spaziali prolungate.

Il “mistero” del letargo

Il letargo aiuta alcuni mammiferi a sopravvivere a periodi, come l’inverno, caratterizzati dalla scarsità di cibo. 

Gli animali in letargo rallentano infatti il loro metabolismo fino al 99% ed entrano in uno stato di prolungata inattività e mancata assunzione di alimenti. 

Questo fa sì che il corpo scomponga le proteine ​​muscolari e produca ammonio, che viene trasformato in urea. 

L’urea viene solitamente escreta con l’urina in un processo che porta gli animali a perdere azoto, un elemento fondamentale per la sintesi degli aminoacidi e delle proteine.

Precedenti studi hanno dimostrato che l’urea può essere scomposta da alcuni microbi intestinali nell’intestino degli scoiattoli di terra (Ictidomys tridecemlineatus) in letargo, ma non è chiaro se l’azoto presente nell’urea possa aiutare a ricostituire il pool proteico degli animali. 

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori guidati da Hannah Carey e Fariba Assadi-Porte della University of Wisconsin-Madison hanno tracciato l’azoto negli scoiattoli in letargo.

Recupero dell’urea

I ricercatori hanno iniettato urea marcata con isotopi di carbonio e azoto nel sangue degli scoiattoli durante l’estate e all’inizio e durante il letargo. Alcuni degli scoiattoli sono stati inoltre trattati con antibiotici per eliminare il microbiota intestinale.

Il team ha scoperto che parte dell’urea prodotta durante il letargo viene trasportata nell’intestino degli scoiattoli che, come altri animali, non possiedono enzimi, chiamati ureasi, in grado di idrolizzare l’urea. 

Tracciando l’azoto marcato, i ricercatori hanno però scoperto che specifici microbi del microbiota intestinale sono in grado di scomporre l’urea in azoto, che viene incorporato in metaboliti individuati nei muscoli e nel fegato degli scoiattoli. 

Questi composti non erano invece presenti in quantità significativa nei muscoli e nel fegato degli scoiattoli trattati con antibiotici.

Microbiota intestinale e massa muscolare

Successivamente, i ricercatori hanno analizzato il contenuto di un tratto dell’intestino dello scoiattolo, il cieco, identificando diversi geni dell’ureasi negli animali con un microbiota intestinale intatto. I livelli dei geni dell’ureasi sono risultati più alti in inverno, anche se  in modo non significativo.

I risultati suggeriscono che i microbi intestinali convertono l’urea in azoto, che gli scoiattoli usano poi per produrre amminoacidi e costruire nuove proteine. Ciò consente agli animali di mantenere un equilibrio proteico e preservare i propri muscoli.

Conclusioni

«I nostri risultati forniscono la prova che il microbioma intestinale svolge un ruolo funzionale durante il letargo», affermano i ricercatori. 

Tuttavia, i risultati potrebbero avere anche altre implicazioni: «Capire come gli scoiattoli di terra e altri animali in letargo mantengono l’equilibrio proteico e mitigano la perdita di massa muscolare potrebbe aiutare a sviluppare nuovi approcci per preservare i muscoli nelle persone affette da disturbi caratterizzati dalla perdita di massa e funzione muscolare» concludono gli autori dello studio.