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Il calore e il microbiota dell'intestino promuovono le più forti ossa

L'osteoporosi, una malattia dell'osso collegata ad invecchiare, è caratterizzata da una perdita di densità ossea, da un deterioramento micro-architettonico delle ossa e da un rischio aumentato di fratture. Con un terzo delle donne postmenopausali influenzate, è un problema sanitario di salute pubblica importante.

Con le analisi epidemiologiche, gli esperimenti del laboratorio e gli strumenti avanzati di metabolomics e metagenomic, un gruppo di ricerca dall'università di Ginevra (UNIGE), in Svizzera, ha osservato che l'esposizione alle temperature ambienti più calde (34 aumenti del °C) disossano la resistenza, mentre impediscono la perdita di densità ossea tipica di osteoporosi.

Inoltre, questo fenomeno, collegato ad un cambiamento nella composizione del microbiota dell'intestino avviata dal calore, ha potuto essere ripiegato trapiantando il microbiota dei mouse che vivono in un ambiente caldo ai mouse che soffrono dall'osteoporosi.

Effettivamente, dopo il trapianto, le loro ossa erano più forti e più dense. Questi risultati, essere scoperto nel metabolismo delle cellule, permettono di immaginare gli efficaci ed interventi innovatori per la prevenzione ed il trattamento di osteoporosi.

Molti biologi hanno una conoscenza di con la norma di Allen, dal naturalista del XIX secolo Joel Asaph Allen, secondo cui gli animali che vivono nelle aree calde hanno una più grande area relativamente al loro volume che gli animali che vivono nell'ambiente più freddo.

Effettivamente, una più grande superficie dell'interfaccia permette la migliore evacuazione del calore dell'organismo.

“In un esperimento, abbiamo collocato i mouse neonati ad una temperatura di °C 34 per minimizzare la scossa del calore connessa con la loro nascita. Abbiamo trovato che hanno avuti ossa più lunghe e più forti, confermanti che la crescita dell'osso è influenzata dalla temperatura ambiente,„ spiegano Mirko Trajkovski, professore al dipartimento di fisiologia cellulare e di metabolismo ed al centro del diabete della facoltà di UNIGE di medicina, che piombo lo studio. Ma che cosa circa l'età adulta?

Dati epidemiologici coerenti

Collocando parecchi gruppi di mouse adulti in un ambiente caldo, gli scienziati hanno osservato che mentre la dimensione dell'osso è rimanere identicamente, resistenza dell'osso e la densità in gran parte è stata migliorata. Poi hanno ripetuto il loro esperimento con i mouse dopo un ovariectomy che modella l'osteoporosi post--menauposal.

L'effetto era molto interessante. Il semplice fatto di riscaldamento dell'ambiente vivente dei nostri mouse protetti loro dalla perdita dell'osso tipica di osteoporosi!„

Chevalier di Claire, autore di studio primi e ricercatore in Laboratory del professor Trajkovski

Che cosa circa gli esseri umani? Il gruppo di ricerca ha analizzato i dati epidemiologici globali sull'incidenza di osteoporosi relativamente alla temperatura, alla latitudine, al consumo del calcio ed ai livelli medii di vitamina D. Interessante, hanno trovato che più alta la temperatura, meno le fratture del cinorrodo --una delle conseguenze principali di osteoporosi-- indipendentemente da altri fattori.

“Abbiamo trovato una chiara correlazione fra la latitudine geografica e le fratture del cinorrodo, significanti che nei paesi del Nord l'incidenza è più alto confrontata al sud più caldo„, dice Mirko Trajkovski. “Normalizzare l'analisi dei giocatori conosciuti quali la vitamina D o il calcio non ha modificato questa correlazione. Tuttavia, quando abbiamo escluso la temperatura come il determinante, la correlazione è stata persa. Ciò non è di dire che il calcio o la vitamina D non svolge un ruolo, da solo o in associazione. Tuttavia, il fattore di determinazione è il calore - o mancanza di ciò.„

Come il microbiota si adatta

Gli specialisti nel microbiota, gli scienziati di Ginevra hanno voluto capire il suo ruolo in queste modifiche metaboliche. A questo scopo, hanno trapiantato il microbiota dei mouse che vivono in un ambiente 34° ai mouse osteoporotic, di cui la qualità dell'osso è stata migliorata rapido.

“Questi risultati possono implicare un'estensione alla norma di Allen, suggerente l'allungamento-indipendente che gli effetti del calore, che favorisce principalmente la densità ossea e la resistenza durante l'età adulta con le alterazioni di microbiota„, dice Mirko Trajkovski.

Grazie agli strumenti metagenomic avanzati sviluppati nel loro laboratorio, gli scienziati poi sono riuscito a capire il ruolo svolto dal microbiota. Quando si adatta al calore, piombo ad una rottura nella sintesi e nella degradazione dei polyamines, molecole che sono comprese nell'invecchiamento ed in particolare nella salubrità dell'osso.

“Con il calore, la sintesi dei polyamines aumenta, mentre la loro degradazione è diminuita. Pregiudicano così l'attività dei osteoblasts (le celle che costruiscono le ossa) e diminuiscono il numero degli osteoclasti (le celle che degradano le ossa). Con l'età e la menopausa, il bilanciamento squisito fra l'osteoclasto e l'attività del osteoblast è interrotto,„ spiega il Chevalier di Claire.

“Tuttavia, il calore, agendo sui polyamines, che abbiamo trovato per essere regolamentati parzialmente dal microbiota, può mantenere il bilanciamento fra questi gruppi di due cellule.„ Questi dati quindi indicano che l'esposizione a calore potrebbe essere una strategia di prevenzione contro osteoporosi.

Trattamenti nuovi di sviluppo

L'influenza del microbiota su metabolismo sta capenda meglio. Tuttavia, per potere usare questa conoscenza per sviluppare le strategie terapeutiche, gli scienziati devono identificare precisamente il ruolo delle malattie particolari dei batteri in particolare.

Nel contesto del loro lavoro su osteoporosi, il gruppo del professor Trajkovski ha potuto identificare i batteri importanti sicuri.

“Ancora dobbiamo raffinare le nostre analisi, ma il nostro scopo relativamente a breve termine sarebbe di identificare i batteri del candidato e sviluppa parecchi “cocktail batterici„ per trattare metabolico e disossa i disordini, quale osteoporosi, ma anche migliorare la sensibilità dell'insulina, per esempio,„ gli autori concludono.

Source:
Journal reference:

Chevalier, C., et al. (2020) Warmth Prevents Bone Loss Through the Gut Microbiota. Cell Metabolism. doi.org/10.1016/j.cmet.2020.08.012.