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Una proteina collega aumento del peso, orologio biologico e flora batterica intestinale (27/09/2017)

I microbi intestinali influenzano l'attività di una proteina chiave, controllata dall'orologio biologico, chiamata NFIL3, che può controllare le cellule intestinali in modo da assorbire e stivare più grassi dal cibo operando in momenti diversi da quelli programmati dall'orologio biologico.

NFIL3 è un fattore di trascrizione, una proteina che attiva e disattiva alcuni geni.

Precedenti studi si erano concentrati sul suo ruolo nelle cellule immunitarie, ma un gruppo guidato da Lora Hooper presso l'Università del Texas Southwestern Medical Center di Dallas ha scoperto che NFIL3 si trova anche in cellule epiteliali dell'intestino tenue dei topi.

Come riportato di recente nella rivista Science i ricercatori hanno notato che i livelli di NFIL3 erano molto più bassi nell'intestino di topi senza flora batterica, cioè senza microbi intestinali.


IMMAGINE: Lipidi (rosso) all' interno delle cellule intestinali del topo con e senza NFIL3. Credito: Lora V. Hooper, Università del Texas Centro Medico Sud-Ovest, Dallas

NFIL3 è un fattore di trascrizione, una proteina che attiva e disattiva alcuni geni.

Precedenti studi si erano concentrati sul suo ruolo nelle cellule immunitarie, ma un gruppo guidato da Lora Hooper presso l'Università del Texas Southwestern Medical Center di Dallas ha scoperto che NFIL3 si trova anche in cellule epiteliali dell'intestino tenue dei topi.

Come riportato di recente nella rivista Science i ricercatori hanno notato che i livelli di NFIL3 erano molto più bassi nell'intestino di topi senza flora batterica, cioè senza microbi intestinali.

Hooper e colleghi hanno generato topi mancanti del gene Nfil3, solo nelle cellule epiteliali.

Quando questi animali sono stati allevati con la normale dieta sono cresciuti più magri degli altri.

Quando entrambi i gruppi sono stati sottoposti ad una dieta ad alto contenuto di grassi, i topi privi di NFIL3 nei loro intestini hanno accumulato molto meno peso.

Avevano mostrato di avere meno grasso corporeo e altri indicatori di una migliore salute, come lipidi sanguigni più bassi, meno grassi nel fegato, e meno segni precoci di diabete.

Molti percorsi metabolici sono sincronizzati con i cicli giorno e notte oscillando tra una maggiore attività durante il giorno e una attività ridotta durante la notte.

Questo ciclo di 24 ore è gestito da una rete principale di fattori di trascrizione chiamati l'orologio circadiano, che modulano l'espressione nel corso della giornata di numerosi geni, tra i quali Nfil3.

L'orologio circadiano, tuttavia, non funziona in modo isolato.
Studi recenti suggeriscono che la flora batterica intestinale interagisca con questi fattori di trascrizione influenzando profondamente il metabolismo.

I ricercatori hanno stabilito che l'assenza di microbi intestinali nei topi ha appiattito i livelli di NFIL3, perdendo il normale ritmo normale di 24 ore facendo ipotizzare che la sua espressione dipenda dai microbi.

 

Ma come potrebbe influire ciò sulla conservazione dei grassi e l' aumento di peso?

Partendo dagli indizi a disposizione i ricercatori hanno approfondito la biologia di base, confrontando l'attività di altri geni nelle cellule intestinali con e senza NFIL3.

Hanno così scoperto differenze nell'attività di 33 geni, molti dei quali seguono un ritmo quotidiano regolare.

Diciassette di questi geni erano già noti per codificare le proteine coinvolte nell'assorbimento dei lipidi o in altri aspetti del metabolismo.

Sembrava come se i topi privi di NFIL3 potessero essere più magri perché le loro cellule intestinali trattenevano e immagazzinano meno grassi dal cibo.

Per chiarire questo punto, i ricercatori hanno perciò usato un colorante rosso per visualizzare i lipidi nell'intestino degli animali.

Come mostrato sopra, le cellule intestinali prive di NFIL3 contenevano molti meno lipidi e il grasso eccedente passava direttamente attraverso i sistemi digestivi dei topi.

Altri studi hanno dimostrato che i microbi intestinali non comunicano direttamente con le cellule intestinali e NFIL3.

Piuttosto, passano attraverso un intermediario, inviando messaggi alle cellule intestinali tramite il sistema immunitario.

Naturalmente, questi risultati sono con i topi, ma sappiamo che anche gli esseri umani hanno NFIL3 e ulteriori ricerche saranno necessarie per confermare anche sugli uomini quanto scoperto.

Per saperne di più
U.S. National Institutes of Health
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The intestinal microbiota regulates body composition through NFIL3 and the circadian clock.
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Antagonistic role of E4BP4 and PAR proteins in the circadian oscillatory mechanism.
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Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis.
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Marco Dal Negro