En un estudio reciente publicado en la revista Microbiología de la naturalezalos investigadores investigaron cómo las bacterias intestinales humanas metabolizan el fitato de la dieta.
El fitato es abundante en el reino vegetal, especialmente en el arroz, el trigo y los frutos secos. Debido a sus propiedades quelantes de metales, se reconoce como un antinutriente en la alimentación animal. Sin embargo, no hay evidencia de que el fitato pueda causar problemas en los humanos. Por el contrario, las dietas basadas en plantas, incluidas semillas y frutos secos ricos en fitatos, tienen beneficios para la salud.
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Se ha demostrado que la suplementación dietética con fitato promueve la reparación epitelial, mejora el metabolismo de la glucosa y reduce la inflamación. Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes son difíciles de alcanzar. El fitato participa en la señalización de la insulina, el metabolismo de la glucosa, la metástasis del cáncer y la migración celular. Se sintetiza durante el metabolismo del mioinositol intracelular y se encuentra entre los fosfatos de inositol (InsP) más abundantes en los mamíferos.
Sin embargo, no está claro si el fitato dietético podría ingresar a la circulación sistémica y contribuir a la biosíntesis endógena de polifosfato de inositol. Anteriormente, los autores informaron sobre la conversión de fitato en ácidos grasos de cadena corta (AGCC) por parte del microbioma intestinal humano, pero se desconocían los microbios intestinales responsables de la conversión.
El estudio y los hallazgos.
En el presente estudio, los investigadores evaluaron el metabolismo del fitato dietético por parte de la microbiota intestinal humana. Primero, incubaron muestras fecales de dos donantes (A, B) en un 13C6 En sp6-medio suplementado. Los sobrenadantes fueron recolectados y utilizados para 13C-resonancia magnética nuclear (RMN). Además, los enriquecimientos fecales no marcados se transfirieron a medios frescos de fitato.
El microbioma fecal del donante A metabolizado 13C6 En sp6 a 13C2 acetato y 13C3 3-hidroxipropionato en unas pocas horas para 13C3 propionato después de 24 horas. Por otro lado, el microbioma fecal del donante B se metabolizó lentamente 13C6 En sp6 a 13C2 acetato y 13C4 butirato. A continuación, se aisló el ADN genómico del tercer enriquecimiento con fitato no marcado para su secuenciación.
Esto reveló el enriquecimiento de dos comunidades microbianas distintas: Ruminococcaceae, butyricicoccusy Mitsuokella fueron los más abundantes en el donante A, mientras que Mitsuokella, Escherichia coli/Shigellay butyricicoccus fueron los más abundantes en el donante B. La abundancia relativa de la mayoría de las especies disminuyó al final de la incubación con fitato; sin embargo, aumentó durante Mitsuokella especies en ambos enriquecimientos. M. jalaludinii fue la especie predominante.
A continuación, el equipo analizó el microbioma de más de 6.000 personas de una cohorte de población general (HELIUS). Identificaron tres variantes de secuencia de amplicones de Mitsuokella que eran similares a los de M. jalaludinii o M. multacida. La mayoría de la gente albergaba M. jalaludinii; los hombres tuvieron la mayor prevalencia. A continuación, los investigadores aislaron un M. jalaludinii Cepa del donante A, que crece rápidamente en fitato.
Su genoma era similar a una cepa tipo DSM13811.t y tenía genes de la vía de degradación del fitato muy similares. Próximo, M. jalaludinii DSM13811t se cultivó en un medio con mioinositol o fitato. Creció rápidamente en el medio de fitato, duplicándose en 3,4 horas, en comparación con las 7 horas en el medio de mioinositol. Sin embargo, la producción de metabolitos se mantuvo similar entre las condiciones.
A continuación, el equipo cultivó M. jalaludinii en un medio tamponado con bicarbonato con 13C6 mioinositol o 13C6 fitato. Convirtió rápidamente el fitato en varios metabolitos, siendo el 3-hidroxipropionato, el lactato y el succinato los principales metabolitos finales. La acumulación de mioinositol y mioinositol-2-monofosfato los confirmó como intermediarios de la degradación del fitato.
Además, el uso de 13C6 mioinositol por M. jalaludinii También se confirmó su conversión en 3-hidroxipropionato, succinato y lactato. Los análisis transcriptómicos revelaron una mayor expresión de los genes del transportador de inositol, la ATP sintasa y el sistema de transporte de fosfato de alta afinidad, entre otros, durante el crecimiento en el medio de fitato. Además, el gen de la fitasa periplásmica se expresó constitutivamente.
A continuación, el equipo examinó la sinergia entre Anaerostipes rhamnosivorans y M. jalaludinii en la degradación de fitatos, dado que la suplementación de A. rhamnosivorans Se ha demostrado que en el enriquecimiento de fitato fecal eleva la formación de propionato. Se detectaron acetato y propionato en cocultivos, pero el lactato y el 3-hidroxipropionato se acumularon sólo en los cultivos. M. jalaludinii monocultivo. La sinergia se debió a una transferencia entre especies de 3-hidroxipropionato.
Sin embargo, A. rhamnosivorans tuvo un efecto limitado sobre la desfosforilación de fitato por M. jalaludinii. Finalmente, en vivo La sinergia entre las dos especies se evaluó en ratones alimentados con sonda. M. jalaludinii solamente, ambas especies bacterianas, o un control estéril y desafiado con 13C6 En sp6. Cecal 13C6 En sp6 Los niveles se redujeron significativamente tres y seis horas después.
niveles colónicos de M. jalaludinii aumentaron en los grupos tratados con bacterias, mientras que los de A. rhamnosivorans los niveles fueron elevados sólo en el grupo de cotratamiento. En particular, la diferencia en InsP6 Los niveles fueron más pequeños a las seis horas, lo que indica InsP.6 degradación por microbioma murino residual. La acumulación de propionato no fue significativamente diferente entre los ratones tratados con bacterias y los controles. niveles cecales de 13C 3-hidroxipropionato aumentaron significativamente en el M. jalaludinii grupo.
Conclusiones
Los investigadores demostraron que el microbioma intestinal humano puede convertir el fitato en diferentes AGCC en función de la composición microbiana. Mitsuokella especies fue identificado como un degradador de fitato frecuente y eficiente en el intestino. Además, el estudio reveló las interacciones sinérgicas entre A. rhamnosivorans y M. jalaludinii a través del 3-hidroxipropionato, lo que lleva a la producción de propionato. En general, los hallazgos pueden promover enfoques estratégicos para aprovechar la sinergia microbiana y el fitato para intervenciones de salud beneficiosas.