Legătura dintre fibrele alimentare si prevenirea cancerului colorectal

Un studiu publicat în Nature Metabolism explorează mecanismele prin care acizii grași cu lanț scurt (SCFAs), în special propionatul și butiratul, influențează reglementarea epigenetică prin modificări unice ale histonelor. Aceste molecule, produse de microbiom în timpul metabolizării fibrelor alimentare, joacă un rol semnificativ în sănătatea umană, cu implicații asupra cancerului colorectal și asupra homeostaziei epiteliale.

Context și obiective

Acizii grași cu lanț scurt, precum propionatul și butiratul, sunt metabolizați de microbiota intestinală și sunt prezenți în concentrații ridicate în colon. Ei au fost identificați ca markeri unici de acilare a lizinelor din histone, influențând expresia genică și structura cromatinei.

Studiul își propune să:

• Identifice locațiile genomice și funcțiile acestor markeri (H3K18pr, H3K18bu, H4K12pr și H4K12bu).
• Determine impactul acestor markeri asupra accesibilității cromatinei și asupra căilor biologice.
• Exploreze efectele propionatului și butiratului asupra celulelor normale și asupra celor din cancerul colorectal (CRC).

Metodologie

• Profilare multiomică: Cercetătorii au utilizat tehnologii precum ChIP-seq, RNA-seq și LC–MS/MS pentru a analiza markeri specifici de acilare a histonelor în celule normale și în celule CRC.
• Modele in vivo și in vitro: Studiile au fost efectuate pe celule CRC și pe intestinul șoarecilor pentru a evalua modificările epigenetice asociate cu SCFA.
• Analiza accesibilității cromatinei: ATAC-seq a fost utilizat pentru a măsura deschiderea cromatinei și efectele acestor modificări asupra expresiei genice.

Rezultate cheie

• Markeri unici de acilare a histonelor:

  • Propionatul și butiratul au fost identificați ca factori care promovează markeri unici (H3K18pr, H3K18bu, H4K12pr, H4K12bu).
  • Acești markeri sunt localizați în regiunile genomice asociate cu creșterea, diferențierea și transportul ionic.

• Accesibilitate crescută a cromatinei:

  • Modificările induse de propionat și butirat au dus la o cromatină mai deschisă, facilitând recrutarea factorilor de transcripție.
  • Aceste efecte sunt distincte de cele ale acetilării histonelor și sunt mai pronunțate în celulele CRC.

• Impact asupra cancerului colorectal:

  • În celulele CRC, butiratul a indus hiperactivarea căilor oncogenice precum Wnt/β-catenin, TGF-β și activarea oncogenelor MYC, FOS și JUN.
  • Aceste căi au fost mai puțin activate în celulele normale, sugerând un efect diferențiat al SCFA asupra celulelor normale și cancerigene.

• Legătura cu microbiomul:

  • SCFAs sunt produse ale metabolismului microbian al fibrelor alimentare și pot fi influențate de dietă sau de distrugerea microbiomului prin utilizarea antibioticelor.

Discuții și implicații

• Reglare epigenetică: SCFAs acționează ca mediatori între dietă, metabolism și epigenetică prin modificări directe ale histonelor, influențând homeostazia epitelială și reducând riscul de carcinogeneză.
• Rol terapeutic: Propionatul și butiratul ar putea fi utilizați ca agenți naturali pentru reglarea expresiei genice, cu aplicații în prevenirea și tratamentul cancerului colorectal.
• Efecte asupra sănătății colonului: SCFAs promovează stabilitatea homeostatică prin creșterea expresiei genice și remodelarea epigenetică, oferind oportunități pentru intervenții dietetice și farmacologice.

Concluzii

Acest studiu oferă noi perspective asupra modului în care propionatul și butiratul, produși ai microbiomului, influențează sănătatea prin modificări epigenetice. Rezultatele sugerează că dietele bogate în fibre pot modula în mod benefic metabolismul și expresia genică, reducând riscul de boli cronice, inclusiv cancer colorectal.