Correlazione tra vitamina D e microbiota intestinale

La vitamina D è una vitamina liposolubile che viene assorbita da fonti alimentari o integratori nel piccolo intestino, è essenziale per mantenere l’integrità e la funzionalità scheletrica, così come per il riassorbimento degli elettroliti e la regolazione del sistema immunitario. In alcune popolazioni, la carenza di vitamina D è comune e colpisce quasi il 40% degli individui, sia negli Stati Uniti che in Europa, così come l’80-85% delle persone che vivono nei paesi arabi. Ciò è particolarmente preoccupante visti i recenti studi che rivelano l’associazione tra carenza di vitamina D e una moltitudine di malattie tra cui cancro, malattie cardiovascolari, diabete, obesità e malattie infiammatorie intestinali (IBD). Nel diabete e nelle IBD, la vitamina D è intimamente coinvolta nella regolazione dell’infiammazione tramite una relazione bidirezionale con il microbiota intestinale. Gli studi suggeriscono anche che la concentrazione di vitamina D nella dieta e i suoi livelli circolanti, possono essere coinvolti nel mantenimento dell’omeostasi immunitaria in individui sani, parzialmente tramite la modulazione della composizione microbica intestinale. Tuttavia, al momento non è noto come l’integrazione in persone sane con carenza di vitamina D, influisca sul microbiota intestinale.

Diversi studi hanno valutato prevalentemente l’impatto della supplementazione di vitamina D sulla composizione del microbiota negli stati di malattia. Mentre i benefici della supplementazione di vitamina D sul microbiota intestinale, sono stati studiati in pazienti con malattie croniche, i suoi effetti sul microbiota di individui sani non è chiaro. Non è noto se gli effetti sul microbiota possano spiegare alcune delle marcate variazioni interindividuali nella risposta alla supplementazione di vitamina D.

Studi che esaminano l’effetto della supplementazione di vitamina D sulla composizione del microbiota intestinale di individui sani, sono limitati. Nello studio “The potential role of vitamin D supplementation as a gut microbiota modifier in healthy individuals” pubblicato su Scientific Reports, sono evidenziati gli aspetti positivi della supplementazione di vitamina D sul microbiota intestinale e il potenziale ruolo del microbiota intestinale sulla risposta alla vitamina D.

 

 

LO STUDIO

È stata somministrata vitamina D a 80 donne carenti di vitamina D, senza altre patologie, e sono stati misurati i livelli sierici di 25 (OH) D nel sangue. È stata inoltre caratterizzata la composizione e la diversità del microbiota intestinale, prima e dopo l’integrazione con vitamina D, utilizzando il sequenziamento del gene 16S rRNA.

Studi mostrano un’elevata variabilità interpersonale nella risposta alla supplementazione di vitamina D, i cui motivi sono compresi in modo incompleto. Data la relazione bidirezionale tra vitamina D e microbiota nell’infiammazione, è stata ipotizzata che una simile interazione potrebbe verificarsi nel determinare la reattività alla supplementazione di vitamina D. Sono stati quindi classificati i soggetti come responder (responsivi) o non responder (non responsivi) in base ai loro livelli di vitamina D dopo l’integrazione: i responder sono stati definiti come coloro che hanno raggiunto livelli sierici di 25 (OH) D superiori a 20 ng / ml e i non responder erano quelli i cui livelli sierici di 25 (OH) D rimanevano <20 ng / ml.

 

I RISULTATI DELLO STUDIO

Dopo l’arruolamento, sono stati raccolti campioni di sangue e feci; a tutti i partecipanti è stata quindi somministrata una dose orale settimanale di 50.000 UI di vitamina D3 da prendere per 12 settimane, momento in cui è stata prelevata una seconda serie di campioni di sangue e feci, i campioni di fase I e di fase II (fase I-basale-pre-integrazione; fase II- post-integrazione con vitamina D3) sono stati analizzati per la composizione del siero 25 (OH) e del microbiota intestinale. All’inizio dello studio, i partecipanti avevano livelli di 25 (OH) D classificati come carenti (meno di 20 ng / ml, 96% di tutti i partecipanti) o insufficiente (meno di 30 ng / ml, 4% dei restanti partecipanti). Dopo 12 settimane di integrazione di vitamina D in assenza di significativi cambiamenti nella dieta, è stato scoperto che i livelli sierici medi di 25 (OH) D erano aumentati significativamente in tutto il gruppo. Poiché la carenza di vitamina D è associata a malattie croniche del fegato e del rene, sono stati anche misurati i marker per la funzione di questi organi.

L’integrazione orale settimanale di vitamina D in donne sane è stata efficace nel ripristinare livelli sani di 25 (OH) D nel sangue, nella maggioranza dei partecipanti. Inoltre, questo aumento è stato associato ad un aumento dei livelli di calcio nel sangue e miglioramenti della funzionalità renale ed epatica.

Successivamente è stata determinata la composizione batterica dei campioni di feci dei partecipanti, prima e dopo 12 settimane di integrazione di vitamina D, utilizzando il sequenziamento del gene rRNA 16S sulla piattaforma MiSeq Illumina. L’intestino umano adulto è generalmente popolato prevalentemente da batteri all’interno dei phyla Bacteroidetes e Firmicutes; così come i meno abbondanti sono Actinobacteria, Proteobacteria e Verrucomicrobia. L’integrazione di vitamina D ha comportato un aumento significativo della diversità microbica intestinale. A seguito della supplementazione di vitamina D, l’abbondanza relativa media di Firmicutes è diminuita significativamente, mentre l’abbondanza relativa media di Bacteroidetes è aumentata significativamente. Nello specifico, il rapporto tra Bacteroidetes e Firmicutes (B / F) è aumentato con abbondanza dei taxa probiotici Akkermansia e Bifidobacterium che promuovono la salute. Tra gli altri phyla, l’abbondanza relativa di Actinobacteria e anche la Verrucomicrobia è aumentata. A livello di genere, è stato rivelato un aumento significativo nell’abbondanza relativa di Bifidobacterium (genere predominante in Actinobacteria) e Akkermansia (unico membro noto del phylum Verrucomicrobia) dopo l’integrazione di vitamina D. Al contrario, l’abbondanza di diversi generi principali nel phylum Firmicutes, come Roseburia, Ruminococcus e Fecalibacterium sono diminuiti dopo l’integrazione; mentre i membri del phylum Bacteroidetes hanno mostrato un aumento dell’abbondanza relativa dei generi Bacteroides, Alistipes e Parabacteroides e una diminuzione di Prevotella. Complessivamente i risultati indicano che l’integrazione di vitamina D determina un’alterazione della composizione dei phyla maggiori e minori nell’intestino di individui sani.

Confrontando gli individui risponder alla supplementazione e i non risponder, sono stati trovati cambiamenti più pronunciati nell’abbondanza dei principali phyla, nei responder e una significativa diminuzione di Bacteroides acidifaciens nei non responder. I responder hanno mostrato aumenti significativi nell’abbondanza relativa di Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobatteri e Lentisphaeraea, accoppiati con una diminuzione dell’abbondanza di Firmicutes a livello di phylum dopo l’integrazione. Nei soggetti non responder sono stati osservati cambiamenti in abbondanza di Proteobacteria e hanno anche mostrato un maggiore aumento del rapporto B / F post-supplementazione, rispetto ai non responder. Diversi microbi tra cui Bacteroides acidifaciens, Ruminococcus bromii, Bacteroides eggerthii, Barnesiella intestinihominis, sono risultati significativamente arricchiti nei responder rispetto ai non responder sia in pre che post-supplementazione, suggerendo che l’arricchimento con questi microbi può essere associato alla risposta alla supplementazione di vitamina D. L’analisi ha rivelato una significativa deplezione di B. acidifaciens rispetto ad altre specie nei non responder. Tali risultati suggeriscono che livelli basali inferiori di B. acidifaciens prima della supplementazione di vitamina D, combinati con il suo continuo esaurimento dopo l’integrazione, possono essere indicativi di una scarsa risposta alla vitamina D. Collettivamente è stato rivelato che l’integrazione di vitamina D ha un effetto modulante differenziale sulla composizione microbica dell’intestino nei responder e non responder. Mentre entrambi i gruppi mostrano cambiamenti nella composizione microbica e nella diversità in seguito alla supplementazione.

È importante sottolineare che sono state viste differenze significative nei geni correlati alle vie metaboliche dell’ospite, inclusa la biosintesi dei folati e il metabolismo di glicina, serina e treonina pre e post integrazione. Diversi ceppi di Bifidobacterium sono in grado di produrre folati quindi l’aumento dell’abbondanza di questo genere può spiegare l’aumento della biosintesi dei folati. Inoltre, il previsto aumento dei geni del metabolismo della glicina batterica è potenzialmente importante, in quanto inferiori livelli plasmatici di glicina sono stati collegati all’obesità e al diabete di tipo 2; il metabolismo della glicina batterica può variare con i cambiamenti nella composizione e nella ricchezza del microbiota. L’analisi prevedeva anche un aumento dei geni correlati a diverse vie coinvolte nel metabolismo dei lipidi, nella biosintesi e nel metabolismo degli acidi grassi di cofattori e integratori vitaminici post-vitamina D; questo è particolarmente interessante per il ruolo vitale dei lipidi e degli acidi grassi nell’assorbimento della vitamina D (liposolubile) nel lume intestinale.

I dati consolidano la proposta di un collegamento tra l’integrazione di vitamina D e il ridotto rapporto Firmicutes / Bacteroidetes, che è associato ad una migliore salute dell’intestino. L’abbondanza di A. muciniphilan è correlata negativamente con la massa corporea, la sindrome metabolica, e diabete sia di tipo 1 che di tipo 2. Bifidobacterium è un importante probiotico con una vasta gamma di benefici per la salute umana, oltre a svolgere un ruolo nella produzione di folati e nella biosintesi di diversi amminoacidi in seguito a integrazione di vitamina D. I risultati indicano che la supplementazione di vitamina D modula la composizione e la diversità del microbiota intestinale verso uno stato benefico.

Mentre i benefici della supplementazione di vitamina D negli individui di livello carente / insufficiente sono chiari, ci sono un sottogruppo di persone in cui anche l’integrazione orale di vitamina D ad alte dosi si è dimostrata inefficace. Uno scopo secondario dello studio, era valutare se il microbiota in questi individui potesse essere associato al loro stato di non responder. Livelli inferiori di Bacteroides acidifaciens al basale nei non responder combinati con un’ulteriore deplezione post-integrazione, suggerisce che questo batterio può essere collegato alla risposta alla vitamina D. Bacteroides acidifaciens è stato proposto poter prevenire obesità e migliorare la sensibilità all’insulina.

 

 

In conclusione, l’integrazione di vitamina D in donne carenti di vitamina D, altrimenti sane, ha cambiato la composizione e la diversità del microbiota intestinale, provocando un effetto benefico, migliorando i taxa che promuovono la salute insieme a biomarcatori clinici per la funzionalità renale ed epatica. Lo studio fornisce anche una prova che il microbiota intestinale è informativo nell’esaminare le risposte individualizzate alla supplementazione di vitamina D, presentando un fondamento logico per la pianificazione di futuri studi clinici che si concentrano sulla variazione inter e intra individuale utilizzando approcci come genotipizzazione, trascrittomica e proteomica.

 

 

 

 

BIBLIOGRAFIA

The potential role of vitamin D supplementation as a gut microbiota modifier in healthy individuals Parul Singh, Arun Rawat, Mariam Alwakeel, Elham Sharif & Souhaila Al Khodor Scientific Reports | (2020) 10:21641

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