Un minuscolo modello 3D dell'intestino formato da cellule antinfiammatorie note come cellule di Paneth (verde e rosso) e altre cellule intestinali (blu) è visibile nell'immagine sopra. I ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis e della Cleveland Clinic hanno utilizzato tali modelli, chiamati organoidi, per capire perché una dieta in stile occidentale ricca di grassi e zuccheri danneggia le cellule Paneth e sconvolge il sistema immunitario intestinale. Credito:Ta-Chiang Liu
Dieta ricca di zuccheri, grassi danneggia le cellule immunitarie del tratto digerente dei topi.
Secondo uno studio condotto dai ricercatori della Washington University School of Medicine di St. Louis e della Cleveland Clinic, una dieta occidentale compromette il sistema immunitario in modi che potrebbero aumentare il rischio di infezioni e malattie infiammatorie intestinali.
Lo studio, condotto su topi e persone, ha dimostrato che una dieta ricca di zuccheri e grassi provoca danni alle cellule Paneth, cellule immunitarie nell'intestino che aiutano a tenere sotto controllo l'infiammazione. Quando le cellule di Paneth non funzionano correttamente, il sistema immunitario intestinale è eccessivamente soggetto a infiammazioni, mettendo le persone a rischio di malattie infiammatorie intestinali e minando un controllo efficace dei microbi patogeni. I risultati, pubblicati oggi (18 maggio 2021) su Cell Host &Microbe , aprire nuovi approcci alla regolazione dell'immunità intestinale ripristinando la normale funzione delle cellule di Paneth.
"Le malattie infiammatorie intestinali sono state storicamente un problema principalmente nei paesi occidentali come gli Stati Uniti, ma sta diventando più comune a livello globale poiché sempre più persone adottano stili di vita occidentali", ha affermato l'autore principale Ta-Chiang Liu, MD, PhD, professore associato di patologia e immunologia alla Washington University. "La nostra ricerca ha dimostrato che il consumo a lungo termine di una dieta occidentale ricca di grassi e zuccheri compromette la funzione delle cellule immunitarie nell'intestino in modi che potrebbero promuovere malattie infiammatorie intestinali o aumentare il rischio di infezioni intestinali".
La compromissione delle cellule Paneth è una caratteristica chiave della malattia infiammatoria intestinale. Ad esempio, le persone con morbo di Crohn, un tipo di malattia infiammatoria intestinale caratterizzata da dolore addominale, diarrea, anemia e affaticamento, hanno spesso cellule di Paneth che hanno smesso di funzionare.
Liu e l'autore senior Thaddeus Stappenbeck, MD, PhD, presidente del Dipartimento di infiammazione e immunità presso la Cleveland Clinic, hanno deciso di trovare la causa della disfunzione delle cellule di Paneth nelle persone. Hanno analizzato un database contenente dati demografici e clinici su 400 persone, inclusa una valutazione delle cellule Paneth di ciascuna persona. I ricercatori hanno scoperto che un elevato indice di massa corporea (BMI) era associato a cellule di Paneth che sembravano anormali e malsane al microscopio. Più alto è il BMI di una persona, peggiori apparivano le sue cellule di Paneth. L'associazione ha tenuto per adulti sani e persone con malattia di Crohn.
Per comprendere meglio questa connessione, i ricercatori hanno studiato due ceppi di topi che sono geneticamente predisposti all'obesità. Tali topi mangiano cronicamente troppo perché sono portatori di mutazioni che impediscono loro di sentirsi sazi anche se alimentati con una dieta regolare. Con sorpresa dei ricercatori, i topi obesi avevano cellule Paneth che sembravano normali.
Nelle persone, l'obesità è spesso il risultato di una dieta ricca di grassi e zuccheri. Quindi gli scienziati hanno nutrito topi normali con una dieta in cui il 40% delle calorie proveniva da grassi o zuccheri, simile alla tipica dieta occidentale. Dopo due mesi di questo pasto, i topi erano diventati obesi e le loro cellule di Paneth sembravano decisamente anormali.
"L'obesità non era il problema di per sé", ha detto Liu. “Mangiare troppa dieta sana non ha influenzato le cellule di Paneth. Il problema era la dieta ricca di grassi e zuccheri."
Le cellule di Paneth sono tornate alla normalità quando i topi sono stati rimessi a una dieta sana per topi per quattro settimane. Resta da vedere se le persone che mangiano abitualmente una dieta occidentale possono migliorare la loro immunità intestinale cambiando la loro dieta, ha detto Liu.
"Questo è stato un esperimento a breve termine, solo otto settimane", ha detto Liu. "Nelle persone, l'obesità non si verifica durante la notte e nemmeno in otto settimane. Le persone hanno uno stile di vita non ottimale per 20, 30 anni prima di diventare obesi. È possibile che se segui la dieta occidentale per così tanto tempo, attraversi un punto di non ritorno e le tue cellule di Paneth non si riprendono anche se cambi dieta. Avremmo bisogno di fare più ricerche prima di poter dire se questo processo è reversibile nelle persone."
Ulteriori esperimenti hanno mostrato che una molecola nota come acido desossicolico, un acido biliare secondario formato come sottoprodotto del metabolismo dei batteri intestinali, costituisce il legame tra una dieta occidentale e la disfunzione delle cellule di Paneth. L'acido biliare aumenta l'attività di due molecole immunitarie - il recettore del farnesoide X e l'interferone di tipo 1 - che inibiscono la funzione delle cellule di Paneth.
Liu e colleghi stanno ora studiando se il grasso o lo zucchero svolgano il ruolo principale nell'alterazione delle cellule di Paneth. Hanno anche iniziato a studiare modi per ripristinare la normale funzione delle cellule di Paneth e migliorare l'immunità intestinale prendendo di mira l'acido biliare o le due molecole immunitarie.
Riferimento:"La dieta occidentale induce difetti delle cellule di Paneth attraverso alterazioni del microbioma e il recettore del farnesoide X e l'attivazione dell'interferone di tipo I" di Ta-Chiang Liu, Justin T. Kern, Umang Jain, Naomi M. Sonnek, Shanshan Xiong, Katherine F. Simpson, Kelli L. VanDussen, Emma S. Winkler, Talin Haritunians, Atika Malique, Qiuhe Lu, Yo Sasaki, Chad Storer, Michael S. Diamond, Richard D. Head, Dermot P.B. McGovern e Thaddeus S. Stappenbeck, 18 maggio 2021, Cell Host &Microbe .
DOI:10.1016/j.chom.2021.04.004
Finanziamenti:National Institutes of Health, Helmsley Charitable Trust, Genome Technology Access Center della Washington University, Digestive Disease Research Core Center della Washington University
