Dall’intestino al cuore: così i batteri trasformano nitrati e ferro delle verdure in molecole protettive

Mangiare verdure potrebbe avere effetti benefici sull’organismo anche grazie a ciò che accade nell’intestino. È quanto emerge da uno studio condotto dai ricercatori del Karolinska Institutet, in collaborazione con istituzioni tedesche, che ha individuato un meccanismo finora sconosciuto attraverso cui il microbiota intestinale può trasformare alcuni componenti della dieta in molecole biologicamente attive.

Al centro della ricerca ci sono due sostanze naturalmente presenti negli alimenti vegetali: nitrati e ferro non-eme. I nitrati sono particolarmente abbondanti in verdure come barbabietola, spinaci, rucola e lattuga, mentre il ferro non-eme rappresenta la principale forma di ferro contenuta negli alimenti di origine vegetale, tra cui legumi, cereali integrali e verdure a foglia.

Quando nitrati e ferro incontrano il microbiota

I ricercatori hanno scoperto che alcuni batteri intestinali possono utilizzare nitrati e ferro non-eme provenienti dall'alimentazione per produrre una classe di molecole chiamate complessi di ferro dinitrosile, o DNIC (dinitrosyl iron complexes).

Si tratta di composti in grado di svolgere attività biologiche nell'organismo. Una volta prodotti nell'intestino, i DNIC possono essere assorbiti e raggiungere diversi organi, in particolare fegato e reni.

La scoperta è stata possibile grazie a una combinazione di esperimenti condotti su topi, cellule, batteri e campioni umani, accompagnati da sofisticate tecniche analitiche che hanno permesso di identificare i DNIC nei tessuti.

Un dato, in particolare, ha fornito una prova importante del ruolo del microbiota: nei topi privi di microbiota intestinale, i cosiddetti animali germ-free, i DNIC erano completamente assenti. La loro presenza sembra quindi dipendere dall'attività dei batteri intestinali.

«I nostri risultati mostrano che i batteri intestinali possono convertire componenti degli alimenti in molecole biologicamente attive che influenzano importanti funzioni dell'organismo», spiega Andrei L. Kleschyov, ricercatore senior del Karolinska Institutet e primo e co-autore corrispondente dello studio.

Pressione, glicemia e grasso nel fegato

La ricerca non si è limitata a dimostrare la produzione dei DNIC, ma ha cercato di capire quali conseguenze potesse avere un aumento della loro concentrazione nell'organismo.

In un modello animale di malattia cardiovascolare e metabolica, i ricercatori hanno aumentato i livelli di DNIC in due modi: somministrando integratori contenenti nitrati e ferro oppure fornendo direttamente DNIC prodotti sinteticamente.

L'aumento di queste molecole è stato associato a diversi miglioramenti dei parametri considerati rilevanti per la salute cardiovascolare e metabolica. Tra questi, una riduzione della pressione arteriosa, un miglioramento della funzione dei vasi sanguigni, un migliore controllo della glicemia e una minore accumulazione di grasso nel fegato.

Secondo Mattias Carlström, professore di fisiologia cardiorenale al Karolinska Institutet e co-autore corrispondente dello studio, questi risultati potrebbero contribuire a spiegare almeno in parte la relazione osservata tra un'alimentazione ricca di verdure e una minore incidenza di diverse patologie cardiovascolari e metaboliche.

Il microbiota come intermediario tra alimentazione e salute

La novità dello studio sta dunque nel possibile ruolo del microbiota come intermediario biochimico tra ciò che mangiamo e gli effetti che si manifestano in organi anche lontani dall'intestino.

Il concetto è importante perché nitrati e ferro, considerati singolarmente semplici componenti della dieta, possono essere trasformati dai microrganismi intestinali in composti con proprietà biologiche differenti. In altre parole, una parte degli effetti dell'alimentazione potrebbe dipendere non soltanto dalla quantità di un determinato nutriente assunto, ma anche da come il microbiota lo metabolizza.

Questo apre una prospettiva ulteriore sul rapporto tra dieta, microbiota e malattie croniche. La composizione della comunità microbica intestinale potrebbe infatti contribuire a determinare quali metaboliti vengono prodotti a partire dagli alimenti e, di conseguenza, quali segnali biologici raggiungono gli altri tessuti.

Dalla ricerca animale all'uomo

I risultati sono tuttavia ancora lontani dal tradursi in una nuova strategia preventiva o terapeutica. Una parte consistente degli esperimenti è stata condotta su modelli animali e saranno necessari ulteriori studi per stabilire se lo stesso meccanismo abbia un ruolo rilevante nell'uomo e in quali condizioni.

Il prossimo obiettivo dei ricercatori è quindi sviluppare metodi affidabili per misurare i livelli di DNIC nelle persone. Sarà inoltre necessario chiarire quali specie batteriche siano maggiormente coinvolte nella loro produzione, come queste molecole vengano assorbite e distribuite nell'organismo e quali siano esattamente i loro effetti sui diversi processi fisiologici.

Una delle questioni più interessanti riguarda infine la possibilità di modificare la produzione di DNIC intervenendo sulla dieta o sulla composizione del microbiota intestinale. Se ulteriori studi confermeranno questi risultati nell'uomo, il percorso che collega verdure, batteri intestinali e salute cardiovascolare e metabolica potrebbe diventare un nuovo campo di ricerca nutrizionale e biomedica.