Quando pensiamo ai mitocondri li immaginiamo come le “centrali energetiche” delle cellule. È qui che gran parte dell’energia contenuta nei nutrienti viene trasformata in ATP, la molecola utilizzata dalle cellule per sostenere le proprie attività.
Ma i mitocondri non lavorano in isolamento.
Negli ultimi anni la ricerca ha evidenziato un dialogo sempre più interessante tra metabolismo microbico intestinale e funzione mitocondriale. A collegare questi due mondi sono soprattutto i metaboliti prodotti o modificati dal microbiota.
L’energia delle nostre cellule, quindi, dipende anche dall’ambiente metabolico nel quale esse vivono.
DAL MICROBIOTA AI MITOCONDRI
I batteri intestinali trasformano componenti della dieta che il nostro organismo non sarebbe in grado di utilizzare autonomamente, generando numerose molecole biologicamente attive.
Tra le più studiate troviamo gli acidi grassi a catena corta, o SCFA, principalmente acetato, propionato e butirrato.
Queste molecole non rappresentano semplicemente prodotti finali della fermentazione batterica. Possono partecipare alla regolazione del metabolismo energetico, dell’espressione genica e della risposta immunitaria.
Il butirrato, in particolare, costituisce una fonte energetica fondamentale per i colonociti, le cellule che rivestono il colon.
Qui emerge una prima connessione importante: il metabolismo del microbiota contribuisce direttamente al metabolismo energetico delle cellule intestinali.
UNA BARRIERA CHE RICHIEDE ENERGIA
La barriera intestinale non è un muro passivo.
È una struttura biologica estremamente dinamica, formata da cellule che devono continuamente mantenere giunzioni cellulari, produrre muco, rispondere ai segnali immunitari e rinnovarsi.
Tutte queste attività richiedono energia e quindi un corretto funzionamento mitocondriale.
Allo stesso tempo, i metaboliti prodotti dal microbiota contribuiscono al mantenimento dell’ambiente intestinale e alla regolazione della barriera.
Microbiota, cellule intestinali e mitocondri possono quindi essere considerati elementi di uno stesso sistema metabolico.
QUANDO ENTRA IN GIOCO L’INFIAMMAZIONE
Il collegamento diventa ancora più interessante quando l’equilibrio intestinale viene alterato.
Disbiosi e alterazioni della barriera possono modificare l’esposizione dell’organismo a prodotti di origine microbica e contribuire all’attivazione della risposta immunitaria.
Un’infiammazione persistente può, a sua volta, interferire con la funzione mitocondriale aumentando lo stress ossidativo e modificando i normali processi di produzione energetica.
Ma anche il percorso inverso è possibile.
Mitocondri danneggiati o inefficienti possono produrre segnali capaci di attivare ulteriormente la risposta immunitaria.
Si crea così una comunicazione bidirezionale tra metabolismo cellulare e infiammazione.
MICROBIOTA E MITOCONDRI: UN’ANTICA RELAZIONE
Esiste anche una curiosa connessione evolutiva.
Secondo la teoria endosimbiotica, i mitocondri derivano da antichi batteri che, miliardi di anni fa, entrarono in relazione simbiotica con le cellule ancestrali degli organismi eucarioti.
Ancora oggi conservano caratteristiche che ricordano questa origine, tra cui un proprio DNA.
Microbiota e mitocondri appartengono quindi a mondi biologici differenti, ma condividono una lontana origine batterica e continuano a comunicare attraverso metaboliti e segnali molecolari.
COSA SAPPIAMO DAVVERO
Gli studi sperimentali mostrano numerosi meccanismi attraverso i quali metaboliti microbici possono influenzare funzione mitocondriale, metabolismo energetico e risposta infiammatoria.
Nell’uomo, tuttavia, la relazione è molto più complessa.
Dieta, attività fisica, età, farmaci, genetica e stato metabolico influenzano contemporaneamente microbiota e mitocondri. Non possiamo quindi attribuire la funzione energetica delle cellule alla presenza o all’assenza di specifici batteri intestinali.
La ricerca sta piuttosto mostrando l’esistenza di una rete nella quale metabolismo microbico e metabolismo umano sono profondamente interconnessi.
L’ENERGIA NON NASCE DA UN SOLO SISTEMA
Considerare il microbiota soltanto come un insieme di microrganismi che vive nell’intestino significa ormai descriverne solo una parte delle funzioni.
Attraverso i suoi metaboliti, il microbiota comunica con le cellule dell’organismo e contribuisce a creare l’ambiente nel quale esse funzionano.
I mitocondri trasformano energia.
Il microbiota produce segnali e metaboliti capaci di interagire con i processi che la regolano.
Due sistemi apparentemente lontani che la ricerca sta progressivamente mostrando come parti di una stessa rete biologica.
Perché anche l’energia delle nostre cellule può cominciare dall’intestino.
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