Obezitatea modifică modul în care intestinul răspunde la compușii vegetali

Un studiu realizat la Universitatea din Kiel (Germania), a investigat efectele polifenolilor vegetali rutin și genisteină asupra metabolomului fecal uman. Lucrarea, bazată pe o abordare metabolomică semi-direcționată, a fost concepută pentru a analiza modul în care aceste substanțe influențează compoziția metabolică bacteriană intestinală și dacă răspunsurile variază în funcție de indicele de masă corporală (IMC).
Obezitatea este o afecțiune complexă, caracterizată prin acumulare excesivă de grăsime corporală și este frecvent însoțită de boli metabolice, cardiovasculare și inflamație cronică. S-a demonstrat că microbiota intestinală influențează procese precum digestia, inflamația și homeostazia energetică. În plus, s-a observat că diversitatea microbiană este redusă la indivizii obezi comparativ cu cei normoponderali.

Polifenolii - compuși vegetali prezenți în fructe, legume, ceai, cafea și cereale - sunt cunoscuți pentru efectele lor antiinflamatorii, antioxidante și modulatoare asupra microbiotei. Rutinul, derivat al quercetinei, și genisteina, izoflavonă din soia, sunt considerați polifenoli cu potențial anti-obezitate. Totuși, efectele lor metabolice detaliate, mai ales în raport cu metabolomul microbian și IMC, rămân insuficient explorate.

Despre studiu

Cercetarea a inclus probe fecale de la 14 voluntari: 7 cu IMC >40 kg/m² (obezitate severă) și 7 cu IMC între 18,5–25 kg/m² (normoponderali). Probele au fost cultivate in vitro în condiții anaerobe și tratate cu rutin sau genisteină timp de 48 de ore. Metaboliții bacterieni au fost extrași și analizați prin spectrometrie de masă cu rezoluție înaltă (FT-ICR-MS). Au fost utilizate replicări experimentale și tehnice multiple, iar analiza statistică a fost realizată în R, folosind modele de regresie generalizată.

Metaboliții au fost adnotați folosind bazele de date HMDB și MetaCyc, iar semnificația biologică a modificărilor metabolice a fost evaluată prin analiza de îmbogățire a căilor metabolice (KEGG).

Rezultate

Modificări globale ale metabolomului bacterian

Au fost identificate 361 de metaboliți cu modificări semnificative în urma tratamentului cu polifenoli. Aceste modificări au fost mai evidente în grupul cu IMC <25, sugerând o corelație între diversitatea microbiotei și răspunsul metabolic la polifenoli. Analiza PCA a arătat o separare clară a eșantioanelor tratate cu genisteină, dar nu și cu rutin, în funcție de timp și tratament.

Aminoacizi, peptide și amine

Cea mai afectată clasă metabolică a fost cea a aminoacizilor și peptidelor, reprezentând ~33% din metaboliții modificați. S-au observat:

• Creșteri semnificative ale dipeptidelor care conțin glutamină și triptofan (în special în grupul cu IMC <25);
• Scăderi ale valinei și prolinei în urma tratamentului cu genisteină;
• Glicina a crescut în ambele grupe tratate cu rutin - aspect favorabil, deoarece glicina este implicată în detoxifiere și afectată în obezitate;
• Histamina, histidinolul și TMA au scăzut în grupul obez tratat cu rutin/genisteină - considerat un efect benefic, având în vedere asocierea acestora cu inflamația și bolile cardiovasculare.

Metabolismul triptofanului

S-au evidențiat diferențe marcante între grupuri:

• Scădere a acidului kinurenic în grupul normoponderal tratat cu genisteină - efect antiinflamator potențial;
• Creștere a indol-3-acetatului și indol-3-acrilatului - compuși cu rol antiinflamator;
• Tryptofanul și metaboliții săi au fost afectați în mod diferit în funcție de IMC, ceea ce susține ideea de nutriție personalizată.

Carbohidrați și derivați

S-au observat creșteri semnificative ale:

• Monozaharidelor (hexoze, pentoze);
• Dizaharidelor, mai ales în grupul cu IMC >40;

Dar și scăderi ale:

• Amino-zaharurilor (N-acetil-glucozamină, acid N-acetilneuraminic) - sugerând inhibarea sintezei peretelui bacterian, în special la bacteriile Gram-negative;
• Lactatului - corelat cu inflamație și rezistență la insulină în obezitate.

Metabolismul purinic și pirimidinic

Metaboliți afectați de rutin:

• Scădere a inozinei;
• Creștere a CTP și dihidropirimidinelor.

Metaboliți afectați de genisteină:

• Creștere a uratelor, xantinei și dihidrotiminei - modificări ce pot reflecta efecte bacteriostatice sau proliferative selective.

Metabolismul lipidelor și acizilor grași

• Butiratul a crescut semnificativ în grupul obez tratat cu rutin;
• Acidul hidroxibutiric - precursor GABA - a crescut în ambele grupe;
• Valeratul și capronatul au scăzut în grupul cu IMC <25, corelând cu scăderea Clostridiaceae;
• Scăderea valinei a fost corelată cu reducerea BCAA - pozitiv în contextul obezității.

Limitări

Studiul a inclus un eșantion redus, folosind probe fecale pool-ate (nu individuale), ceea ce limitează evaluarea variației biologice. Rezultatele trebuie considerate exploratorii, necesitând validare în studii clinice cu cohortă mai mare și design de intervenție.

Concluzie

Acest studiu evidențiază modul în care rutinul și genisteina pot modula metabolomul fecal, cu efecte ce variază semnificativ în funcție de IMC. În grupul normoponderal, s-a observat o diversitate metabolică mai mare, corelată cu o diversitate microbiană crescută. Polifenolii au influențat numeroase căi metabolice, în special pe cele ale aminoacizilor, carbohidraților, lipidelor și nucleotidelor.

Printre posibilele efecte benefice ale tratamentelor s-au remarcat:

• Scăderea lactatului (rutin, IMC >40);
• Creșterea glicinei (rutin, ambele grupe);
• Creșterea butiratului (rutin, IMC >40);
• Scăderea histaminei și TMA (genisteină/rutin, în special IMC >40).

Totuși, anumite efecte (ex. creșterea etanolaminei în obezitate) ar putea avea implicații negative, subliniind necesitatea unei abordări personalizate în aplicarea polifenolilor ca intervenție nutrițională.

Această cercetare aduce contribuții importante la înțelegerea interacțiunii microbiom–metabolom–gazdă și oferă o platformă promițătoare pentru evaluarea compușilor bioactivi în sănătatea metabolică.