L’Intestinimonas butyriciproducens può regolare il microbiota

Da diverso tempo la presenza di fruttoselisina negli alimenti è fonte di preoccupazione per la salute umana in quanto è un intermedio chiave nella formazione di prodotti finali di glicazione avanzata (AGE), associati alla comparsa di malattie croniche come aterosclerosi, diabete e morbo di Crohn. L’Intestinimonas butyriciproducens è in grado di impedire questo processo, convertendola in butirrato e acetato.

Lo studio

Un gruppo di ricercatori dell’Amsterdam University Medical Center, coordinato da Elena Rampanelli e Nadia Romp, ha analizzato tre campioni fecali umani e ha scoperto che questo batterio agisce sul microbiota, impattando negativamente su diversi biomarcatori di rischio metabolico (BMI, trigliceridi, HbA1c, livelli di glucosio e insulina a digiuno). In seguito, il team ha isolato e integrato il ceppo I. butyriciproducens GL3 nella dieta di topi DIO (obesità indotta dalla dieta), nei quali ha contrastato l’aumento di peso corporeo, glicemia e adiposità.

Il team ha analizzato i dati metagenomici da una coorte di 1.011 individui prediabetici, naïve al trattamento del diabete tipo 2 e parenti sani. Il diabete, inclusi la bassa tolleranza al glucosio e i livelli a digiuno compromessi, sono stati correlati al calo di I. butyriciproducens e all’accumulo di fruttoselisina nell’organismo. I ricercatori hanno isolato tre ceppi di Intestinimonas (GL3, IY4 e AS-BT) dai campioni fecali di tre volontari sani, in grado di convertire la fruttoselisina in butirrato e acetato.

Il sequenziamento dell’RNA ribosomiale 16S ha permesso di rivelare una forte somiglianza tra IY4 e GL3 – dotati anche nel genoma di percorso per la vitamina B12, cofattore essenziale della lisina-5,6-aminomutasi, coinvolta nella fermentazione della lisina/fruttoselisina – con I. butyriciproducens DSM26588 (isolato dal cieco di topo) e Intestinimonas AF211 precedentemente isolato.

1. butyriciproducensGL3 ha la più bassa resistenza antibiotica

I ricercatori hanno determinato la minima concentrazione inibitoria (MIC) di diversi antibiotici nei quattro ceppi, rilevando l’assenza di meccanismi di resistenza per vancomicina, ciprofloxacina e sulfametossazolo. Solo due su quattro hanno mostrato scarsa sensibilità per l’eritromicina. Tutti i ceppi, tranne I. butyriciproducens GL3, avevano il gene della resistenza alla tetraciclina (tetW), sebbene dotati di un gran numero di copie di geni per le pompe di efflusso – con il più alto numero nel GL3 – un potenziale meccanismo per eliminare i composti tossici.

Regolazione del metabolismo

In una seconda fase dello studio i ricercatori hanno somministrato per via orale il placebo o il ceppo GL3 tre volte a settimana per 13 settimane in topi DIO, suddivisi in due gruppi: l’uno alimentato con una dieta ad alto contenuto di grassi (HFD) – ricca di fruttoselisina legata alle proteine – l’altro con una dieta a basso contenuto di grassi (LFD).

Nel giro di undici settimane il primo gruppo ha riportato livelli plasmatici maggiori di butirrato e acetato, che hanno aumentato la spesa energetica e si sono rivelati fondamentali per il miglioramento della sensibilità insulinica – correlata a una sovraespressione del gene Irs2 da parte del tessuto adiposo bianco – della cinetica del glucosio e della funzione mitocondriale.

Infine, I. butyriciproducens GL3 non ha alterato il funzionamento della barriera intestinale, poiché le analisi hanno mostrato un aumento di occludina, tra le molecole principali della giunzione stretta.

Riduzione dell’infiammazione a livello del tessuto adiposo bianco

1. butyriciproducensGL3 ha ridotto l’infiammazione e le dimensioni del tessuto adiposo bianco subcutaneo e inguinale diminuendo, di conseguenza, anche la secrezione di citochine proinfiammatorie (TNF-α, IL-6 e IL-1β), compreso il reclutamento dei macrofagi.

È aumentata, invece, l’attività dei geni (Ucp1, Cidea, Prdm16, Dio2 e Tbx1) correlati al browning parallela a una minore espressione di quelli coinvolti nel metabolismo mitocondriale e nell’ossidazione degli acidi grassi (Ppargc1a4, Ppara e Cpt1a), con valori simili tra i due gruppi.

Conclusioni

I risultati ottenuti dallo studio confermano l’impatto positivo di I.butyriciproducens sul metabolismo. La conversione della fruttoselisina in SCFAs e la riduzione delle complicazioni associate a diverse malattie cardiometaboliche rendono questa specie un potenziale candidato per nuovi approcci terapeutici attraverso la regolazione del microbiota.

Rampanelli E, Romp N, Troise AD, Ananthasabesan J, Wu H, Gül IS, De Pascale S, Scaloni A, Bäckhed F, Fogliano V, Nieuwdorp M, Bui TPN. Gut bacterium Intestinimonas butyriciproducens improves host metabolic health: evidence from cohort and animal intervention studies. Microbiome. 2025 Jan 20;13(1):15. doi: 10.1186/s40168-024-02002-9. PMID: 39833973; PMCID: PMC11744835.