La cisteina alimentare migliora la staminalità intestinale

Una questione fondamentale in fisiologia è comprendere come i tessuti si adattino e alterino la loro composizione cellulare in risposta a stimoli dietetici. L’intestino tenue dei mammiferi è mantenuto da cellule staminali intestinali (ISC) LGR5 in rapido rinnovamento che rispondono a cambiamenti nei macronutrienti come regimi di digiuno e diete obesogene, ma non è ancora chiaro come specifici aminoacidi controllino la funzione delle ISC durante l’omeostasi e il danno.

Un team di ricercatori del MIT hanno scoperto che un amminoacido comune chiamato cisteina può aiutare l’intestino a guarire da solo. Negli studi sui topi, una dieta ricca di cisteina ha attivato le cellule immunitarie che rilasciano una molecola che accelera la riparazione dei tessuti nell’intestino tenue. Questo processo ha contribuito a rigenerare il rivestimento intestinale dopo danni da radiazioni o chemioterapia. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla  prestigiosa rivista Nature.

In particolare i ricercatori hanno dimostrato che la cisteina alimentare, un aminoacido semi-essenziale, migliora la rigenerazione intestinale mediata dalle ISC dopo un danno. La cisteina contribuisce alla biosintesi del coenzima A (CoA) nelle cellule epiteliali intestinali, che promuove l’espansione delle cellule T CD8αβ ⁺ intraepiteliali e la loro produzione di interleuchina-22 (IL-22). Questa segnalazione potenziata di IL-22 aumenta direttamente la capacità riparativa delle ISC dopo un danno. Il coinvolgimento meccanicistico del pathway nel guidare gli effetti della cisteina è dimostrato da diversi risultati: l’integrazione di CoA ricapitola gli effetti della cisteina, la perdita epiteliale specifica del trasportatore della cistina SLC7A11 blocca la risposta e i topi con cellule T CD8αβ ⁺ prive di IL-22 o con una deplezione di cellule T CD8αβ ⁺ non mostrano una rigenerazione migliorata nonostante il trattamento con cisteina. Questi risultati evidenziano come il metabolismo accoppiato della cisteina tra cellule staminali intestinali (ISC) e cellule T CD8 ⁺ aumenti la staminalità intestinale, fornendo un approccio dietetico che sfrutta il crosstalk tra ISC e cellule immunitarie per migliorare il danno intestinale.

Dieta e rigenerazione

È noto che la dieta gioca un ruolo fondamentale nella salute. Le diete ricche di grassi possono contribuire all’obesità, al diabete e ad altre patologie croniche, mentre le diete ipocaloriche sono state collegate a una maggiore aspettativa di vita in molte specie. Il laboratorio di Omer Yilmaz, direttore della MIT Stem Cell Initiative, professore associato di biologia al MIT e membro del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, studia da tempo come diversi modelli alimentari influenzino la rigenerazione delle cellule staminali e ha precedentemente dimostrato che sia le diete ricche di grassi che il digiuno a breve termine possono aumentare l’attività delle cellule staminali in modi distinti.

Nel loro ultimo lavoro, il team del MIT ha nutrito i topi con diete ricche di uno dei 20 amminoacidi, i mattoni delle proteine. Hanno poi analizzato come ciascun amminoacido influisse sulla crescita delle cellule staminali nell’intestino. La cisteina ha prodotto l’impatto più significativo, aumentando notevolmente sia le cellule staminali che le cellule progenitrici (cellule immature che si sviluppano in cellule intestinali adulte).

Ulteriori esperimenti hanno rivelato che la cisteina innesca una reazione a catena che attiva le cellule immunitarie note come cellule T CD8. Quando le cellule intestinali assorbono la cisteina dal cibo, la convertono in CoA, un cofattore che si sposta nella mucosa intestinale. Lì, le cellule T CD8 assorbono il CoA, che le induce a moltiplicarsi e rilasciare una molecola di segnalazione chiamata IL-22. Nutrire i topi con una dieta ricca di cisteina porta all’espansione di una popolazione di cellule immunitarie, in particolare la frazione di cellule T CD8. che producono IL-22. Questi linfociti T tendono a raggrupparsi nella mucosa intestinale, posizionandosi nella posizione giusta per rispondere rapidamente al danno. I ricercatori hanno osservato che l’attivazione dei linfociti T CD8 si è verificata principalmente nell’intestino tenue, non in altre parti del tratto digerente, probabilmente perché la maggior parte delle proteine ​​alimentari viene assorbita proprio in quella zona.

Riparazione dei danni causati da radiazioni e chemioterapia

Nello studio, i topi sottoposti a una dieta ricca di cisteina hanno mostrato una migliore riparazione dei danni da radiazioni alla mucosa intestinale. In un ulteriore studio inedito, il team ha scoperto che la stessa dieta ha favorito la rigenerazione dopo il trattamento con 5-fluorouracile, un farmaco chemioterapico comunemente usato per i tumori del colon e del pancreas che può anche danneggiare il tessuto intestinale.

La cisteina è presente naturalmente in molti alimenti ricchi di proteine, tra cui carne, latticini, legumi e frutta secca. L’organismo può anche produrre cisteina convertendo un altro amminoacido, la metionina, nel fegato. Tuttavia, la cisteina prodotta internamente circola in tutto il corpo anziché concentrarsi nell’intestino come avviene con la cisteina alimentare.

“Con la nostra dieta ricca di cisteina, l’intestino è il primo posto in cui si riscontra un’elevata quantità di cisteina”.

La cisteina è nota da tempo per le sue proprietà antiossidanti, ma questo studio è il primo a dimostrare che aiuta anche la rigenerazione delle cellule staminali intestinali.

Chi F, Zhang Q, Shay JES, Han S, Ten Hoeve J, Yuan Y, Yang Z, Shin H, Block S, Solanki S, Shah YM, Vander Heiden MG, Agudo J, Yilmaz ÖH. Dietary cysteine enhances intestinal stemness via CD8+ T cell-derived IL-22. Nature. 2025 Oct 1. doi: 10.1038/s41586-025-09589-5. Epub ahead of print. PMID: 41034585.