Carboxymethylcellulose ameliorates high-fat diet-associated colitis through the reduction of deoxycholic acid and restoration of mitochondrial complex I in macrophages

La colite ulcerosa è una condizione cronica in cui il rivestimento del grande intestino si infiamma, causando dolore, sanguinamento e diarrea frequente. Sebbene la causa esatta rimanga un enigma, gli scienziati sanno che ciò che le persone mangiano gioca un ruolo fondamentale nel modo in cui la malattia si comporta. Negli ultimi anni, le diete ricche di grassi sono state collegate a un maggiore rischio di sviluppare questa condizione e di peggiorarla. Uno dei modi in cui una dieta ricca di grassi danneggia l'intestino è cambiando la chimica all'interno dell'intestino stesso. Nello specifico, incoraggia il corpo a produrre una sostanza chiamata acido deossicolico. Sebbene questa sostanza sia una parte normale della digestione, una quantità eccessiva agisce come un veleno per il rivestimento intestinale, stimolando le cellule immunitarie ad attaccare il tessuto e causando una grave infiammazione. Trovare un modo per ridurre questo acido senza causare altri problemi è stata una sfida difficile per i medici.

I ricercatori della Sichuan University hanno scoperto una soluzione sorprendente nascosta in un comune additivo alimentare. La carbossimetilcellulosa, o CMC, è una sostanza presente in molti alimenti trasformati, utilizzata per renderli omogenei e mantenerli freschi. Per molto tempo, gli scienziati sono stati incerti se questo additivo aiuti o danneggi le persone affette da malattie intestinali. Alcuni studi suggerivano che potesse peggiorare l'infiammazione, mentre altri accennavano al fatto che potesse essere innocuo. Tuttavia, nessuno aveva esaminato come funzionasse specificamente quando una persona segue una dieta ricca di grassi. Il team si è posto l'obiettivo di testare se questo ingrediente quotidiano potesse calmare l'intestino quando i livelli di grasso sono elevati. Hanno scoperto che la CMC non si limita a stare nel tratto digestivo; essa cambia attivamente l'ambiente all'interno dell'intestino per bloccare la produzione dell'acido dannoso.

Per capire come ciò avvenga, i ricercatori hanno prima esaminato persone reali con colite ulcerosa. Hanno chiesto ai pazienti informazioni sulle loro abitudini alimentari e hanno scoperto che coloro che stavano attualmente affrontando una riacutizzazione tendevano a mangiare più grassi rispetto a quelli che si sentivano meglio. Ciò ha confermato che l'apporto di grassi è strettamente legato a quanto la malattia sia attiva. Successivamente, si sono spostati sui topi per testare la meccanica. Hanno somministrato a alcuni topi una dieta ricca di grassi e un prodotto chimico che causa la colite. Come previsto, la dieta ricca di grassi ha peggiorato notevolmente la malattia. I topi hanno perso più peso, hanno avuto un'infiammazione più grave e i loro intestini erano pieni di alti livelli di acido deossicolico.

Quando i ricercatori hanno aggiunto la CMC all'acqua da bere di questi topi, la situazione è cambiata drasticamente. I topi che ricevevano l'additivo sono rimasti più sani, hanno mantenuto il loro peso e hanno avuto molta meno infiammazione negli intestini. La chiave di questo miglioramento è stato il livello di acido deossicolico. Nei topi che ricevevano la CMC, la quantità di questo acido dannoso è scesa significativamente. È scesa da un livello alto e dannoso a un livello molto più basso e sicuro. I ricercatori volevano sapere se la CMC stesse semplicemente assorbendo l'acido come una spugna o se stesse impedendo la produzione dell'acido stesso. Hanno testato questo aspetto mescolando la CMC con i grassi in una capsula di laboratorio e hanno scoperto che la struttura chimica del grasso non cambiava. Ciò significava che la CMC non stava neutralizzando direttamente l'acido. Inveve, stava agendo attraverso i minuscoli batteri che vivono nell'intestino.

L'intestino ospita trilioni di batteri, e questi microbi sono responsabili della trasformazione degli acidi biliari normali in acidi secondari come l'acido deossicolico. I ricercatori hanno scoperto che la dieta ricca di grassi causava la moltiplicazione di un tipo specifico di batterio, chiamato Bacteroides acidifaciens. Questo batterio è una fabbrica per l'acido dannoso. Quando ai topi è stata somministrata la CMC, la popolazione di questo specifico batterio è scesa drasticamente. Con meno di questi batteri in giro, l'intestino ha smesso di produrre così tanto acido deossicolico. I ricercatori hanno confermato questo fatto somministrando ai topi il batterio direttamente; quelli che hanno ricevuto i batteri vivi si sono ammalati di più, mentre quelli che hanno ricevuto i batteri dopo che erano stati riscaldati e uccisi non lo sono stati. Ciò ha dimostrato che i batteri vivi erano il problema, e che la CMC funzionava mantenendo bassi i loro numeri.

Ma perché avere meno di questo acido aiuta l'intestino a guarire? La risposta risiede nelle cellule immunitarie che pattugliano l'intestino. Quando l'intestino è infiammato, un tipo di globulo bianco chiamato macrofago cambia forma e comportamento per diventare un attaccante. Questi attaccanti, noti come macrofagi M1, rilasciano sostanze chimiche che danneggiano il tessuto. I ricercatori hanno scoperto che, nei topi con alti livelli di acido deossicolico, queste cellule attaccanti erano ovunque. Tuttavia, quando i livelli di acido sono stati ridotti dalla CMC, queste cellule hanno smesso di agire come attaccanti. Sono tornate a uno stato più calmo.

Per vedere come ciò fosse possibile, gli scienziati hanno guardato all'interno delle cellule stesse. Hanno scoperto che gli alti livelli di acido deossicolico stavano danneggiando le centrali energetiche delle cellule immunitarie, chiamate mitocondri. Queste centrali sono responsabili della generazione di energia. Quando vengono danneggiate, le cellule passano a un modo meno efficiente di produrre energia, il che le spinge a diventare aggressori infuriati. I ricercatori hanno scoperto che, quando la CMC riduceva i livelli di acido, le centrali energetiche nelle cellule immunitarie venivano riparate. Iniziavano a lavorare in modo efficiente, producendo energia in un modo che manteneva le cellule calme e impediva loro di attaccare il rivestimento intestinale.

Il team è andato oltre per dimostrare che questa riparazione energetica fosse essenziale. Hanno creato topi privi di una specifica parte dei macchinari della centrale energetica nelle loro cellule immunitarie. In questi topi, anche quando la CMC riduceva i livelli di acido, le cellule immunitarie non riuscivano a riparare le loro centrali energetiche. Di conseguenza, la CMC non aiutava i topi a migliorare; soffrivano ancora di colite grave. Ciò ha dimostato che la capacità di riparare la produzione di energia cellulare era il passaggio critico che permetteva alla CMC di funzionare.

Lo studio ha anche confrontato la CMC con un farmaco medico standard utilizzato per legare gli acidi biliari, chiamato colestiramina. I ricercatori hanno scoperto che la CMC funzionava altrettanto bene della colestiramina nel ridurre l'infiammazione causata da una dieta ricca di grassi. Questo è significativo perché la CMC è un additivo alimentare generalmente considerato sicuro, mentre il farmaco può avere effetti collaterali e non è sempre ben tollerato. Le scoperte suggeriscono che, per le persone che seguono una dieta ricca di grassi, questo comune additivo potrebbe effettivamente aiutare a proteggere l'intestino rimodellando la comunità batterica e abbassando i livelli di acidi dannosi.

Sebbene lo studio sia stato condotto su topi e pazienti umani, i risultati indicano un nuovo modo di pensare al cibo e alla salute intestinale. Dimostra che l'effetto di un additivo alimentare può dipendere interamente da ciò che viene mangiato insieme ad esso. In una dieta normale, la CMC potrebbe avere effetti diversi, ma in una dieta ricca di grassi, agisce come uno scudo. Abbassando i livelli di un acido specifico attraverso i batteri intestinali, permette al sistema immunitario di calmarsi e smettere di attaccare il corpo. Questa scoperta offre un potenziale percorso per gestire la colite nelle persone che faticano a gestire le diete ricche di grassi, trasformando un semplice ingrediente in uno strumento di guarigione.