I batteri intestinali collaborano per convertire le fibre in un metabolita chiave per la longevità

Indole-3-propionato (IPA) è un metabolita intestinale derivato dal triptofano con un'ampia gamma di benefici per la salute, tra cui il mantenimento dell'integrità della barriera intestinale, effetti antiossidanti e la modulazione della segnalazione antinfiammatoria. Bassi livelli di IPA sono stati associati in modo costante a malattie infiammatorie intestinali, diabete di tipo 2, cancro del colon-retto e sclerosi multipla. Nonostante la sua importanza, i batteri intestinali responsabili della produzione di IPA — e il modo in cui la dieta li modula — sono rimasti poco compresi.

Per colmare questa lacuna, i ricercatori dell'ETH Zürich hanno coltivato in anaerobiosi il microbiota fecale di 16 adulti sani in piastre da 96 pozzetti profondi, integrando ciascun campione con triptofano e una di otto diverse fibre alimentari (arabinogalattano, inulina, beta-glucano, pectina, fibra di pisello, xilano, destrina resistente o amido solubile). Gli indoli derivati dal triptofano — tra cui indolo, indolo-3-acetato (IAA), indolo-3-lattato (ILA) e IPA — sono stati quantificati tramite UHPLC-DAD, e le variazioni della comunità microbica sono state monitorate tramite sequenziamento dell'amplicone del gene 16S rRNA.

La produzione di IPA variava notevolmente a seconda del donatore ed era maggiormente stimolata dalla pectina, seguita da amido solubile, destrina resistente, arabinogalattano, beta-glucano e fibra di pisello. In modo cruciale, l'aumento dell'IPA non era collegato ad alcuna specie di Clostridium o Peptostreptococcus precedentemente nota per produrre IPA. Al contrario, le analisi della comunità microbica hanno indicato Lachnospira eligens, un batterio degradante la pectina, come il taxon chiave associato. Esperimenti in coltura pura hanno confermato che L. eligens produce ILA — ma non IPA — dal triptofano, identificandolo come un nuovo produttore di ILA.

Quando il gruppo ha integrato colture fecali di sei donatori aggiuntivi con ILA esogeno anziché triptofano, la produzione di IPA è stata osservata in modo costante, confermando l'ILA come efficace precursore dell'IPA nelle comunità complesse. Lo screening di 17 ceppi puri candidati ha poi identificato Enterocloster aldenensis come un nuovo produttore di IPA — ma solo se fornito di ILA, non direttamente di triptofano. La co-coltura di L. eligens ed E. aldenensis ha prodotto IPA dal triptofano, dimostrando un meccanismo di cross-feeding a due fasi: L. eligens converte il triptofano in ILA, che E. aldenensis riduce poi a IPA.

Questi risultati ridefiniscono la nostra comprensione del metabolismo del triptofano nell'intestino. Piuttosto che un singolo organismo che completa l'intero percorso riduttivo, la produzione di IPA sembra emergere dalla cooperazione microbica — un'interazione di cross-feeding che potrebbe spiegare perché i produttori di IPA noti siano spesso assenti negli studi che mostrano livelli elevati di IPA. Il lavoro evidenzia inoltre la pectina come un prebiotico particolarmente promettente per promuovere questo asse metabolico benefico, aprendo la strada a strategie dietetiche di precisione a supporto della salute intestinale e sistemica.