Il butirrato riduce l'assorbimento cellulare del magnesio indipendentemente dalla regolazione metabolica nel Caco

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18551 (2022) Citare questo articolo

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È stato dimostrato che la digestione delle fibre alimentari da parte dei batteri intestinali stimola l'assorbimento dei minerali intestinali [ad esempio, calcio (Ca2+) e magnesio (Mg2+)]. Sebbene sia stato suggerito che il pH locale e le concentrazioni di acidi grassi a catena corta (SCFA) determinino l’assorbimento di cationi bivalenti, gli esatti meccanismi molecolari sono ancora sconosciuti. Pertanto, questo studio mirava a determinare gli effetti degli SCFA sull’assorbimento intestinale di Mg2+. Mostriamo che la concentrazione di butirrato nel colon è correlata negativamente con i livelli sierici di Mg2+ nei topi selvatici. Inoltre, il Na-butirrato ha inibito significativamente l’assorbimento di Mg2+ nelle cellule Caco-2, mentre l’assorbimento di Ca2+ non è stato influenzato. Sebbene il Na-butirrato abbia ridotto significativamente il tasso di produzione totale di ATP e abbia comportato un aumento della fosforilazione della proteina chinasi attivata da AMP (AMPK), l'inibizione dell'assorbimento di Mg2+ da parte del butirrato ha preceduto queste conseguenze. È importante sottolineare che gli esami elettrofisiologici hanno dimostrato che il butirrato intracellulare riduce direttamente l'attività del complesso di canali eteromerici Mg2+, potenziale transitorio del recettore della melastatina (TRPM)6/7. Il blocco dell’assorbimento cellulare del butirrato ha impedito il suo effetto inibitorio sull’assorbimento di Mg2+, dimostrando che il butirrato agisce a livello intracellulare. Il nostro lavoro ha identificato il butirrato come un nuovo regolatore dell’assorbimento intestinale di Mg2+ che funziona indipendentemente dalla regolazione metabolica. Questa scoperta evidenzia ulteriormente il ruolo della fermentazione microbica nella regolazione dell’assorbimento dei minerali.

L'assorbimento del magnesio (Mg2+) nell'intestino è facilitato da diverse vie di assorbimento1. Il trasporto passivo e paracellulare avviene nell'intestino tenue, mentre il trasporto attivo nel colon è facilitato dai canali della famiglia di canali cationici del recettore potenziale transitorio della melastatina (TRPM), TRPM6 e TRPM7, sul lato apicale2,3, e dalla ciclina M4 (CNNM4) sul lato basolaterale degli enterociti4. Finora si sa poco sui fattori che regolano l’assorbimento intestinale di Mg2+.

L'integrazione orale di Mg2+ è spesso insufficiente per ripristinare i livelli di Mg2+ nel sangue nelle malattie con maggiore prevalenza di carenza di Mg2+ come il diabete mellito di tipo 2 (T2DM), l'ipertensione, le malattie cardiovascolari e l'ipomagnesemia indotta dagli inibitori della pompa protonica (PPI)5,6,7. Pertanto, vi è un urgente bisogno di opzioni terapeutiche alternative che stimolino l’assorbimento intestinale di Mg2+. Mirare al microbiota intestinale utilizzando le fibre alimentari è una strategia promettente, poiché è stato dimostrato che la fermentazione delle fibre alimentari da parte dei batteri intestinali migliora l’assorbimento intestinale di Mg2+8,9. Tuttavia, i meccanismi molecolari sottostanti sono ancora sconosciuti.

Un possibile meccanismo è che gli acidi grassi a catena corta (SCFA; acetato, propionato e butirrato), derivati ​​dalla fermentazione batterica di carboidrati alimentari complessi, siano coinvolti nell’aumento dell’assorbimento di Mg2+10. Esistono prove crescenti del fatto che gli SCFA agiscono come molecole di segnalazione chiave tra il microbiota intestinale e l’ospite10,11,12. Infatti, gli SCFA rafforzano l’integrità della barriera mucosa, modulano le risposte delle cellule immunitarie e influenzano il metabolismo del colesterolo, dei lipidi e del glucosio in vari tessuti12. Nel contesto della fisiologia intestinale, il butirrato è stato studiato più intensamente per il suo ruolo di fonte primaria di energia per i colonciti e per i suoi effetti protettivi contro l'infiammazione e il cancro del colon-retto13,14,15.

Le fibre prebiotiche (p. es., oligofruttosio, inulina) aumentano la produzione di SCFA e abbassano il pH intraluminale del colon. Questi fattori hanno dimostrato di essere benefici per la solubilità e l'assorbimento di Mg2+ in diversi modelli sperimentali8,16,17. Pertanto, si ipotizza che gli effetti stimolatori del microbiota intestinale sull’assorbimento di Mg2+ dipendano dagli SCFA, sia mediante acidificazione del lume intestinale sia influenzando i meccanismi di trasporto attivo. Sebbene questi concetti siano stati ampiamente adottati nella letteratura scientifica attuale, gli effetti diretti degli SCFA sull’assorbimento intestinale di Mg2+ non sono mai stati chiariti.