Microbiota intestinală ca important mediator între dietă și metilarea ADN-ului și modificări ale histonelor în

Patrizia D’Aquila

1 Departamentul de Biologie, Ecologie și Științe ale Pământului (DIBEST), Universitatea din Calabria, 87036 Rende, Italia; [email protected] (F.D.R.); [email protected] (G.P.); [email protected] (D.B.)

Laurie Lynn Carelli

2 Laborator medical, 87100 Cosenza, Italia; moc.liamg@illeracnnyleirual

Francesco De Rango

Giuseppe Passarino

Dina Bellizzi

Abstract

Microbiota intestinală umană este un ecosistem complex format din trilioane de microorganisme care locuiesc simbiotic pe și în intestinul uman. Aceștia îndeplinesc, prin producerea unei serii de metaboliți, multe funcții metabolice importante care completează activitatea enzimelor mamiferelor și joacă un rol esențial în digestia gazdei. Variabilitatea interindividuală a structurii microbiotei și, în consecință, a expresiei genelor sale (microbiomul), a fost în mare parte atribuită regimului nutrițional. Dieta influențează compoziția și funcția microbiotei cu efecte pe termen scurt și lung. În ciuda literaturii vaste, mecanismele moleculare care stau la baza acestor efecte rămân încă evazive. În această revizuire, am rezumat dovezile actuale privind rolul exercitat de microbiota intestinală și, mai precis, de metaboliții săi în stabilirea epigenomului gazdă. Interesul pentru acest subiect provine din faptul că, modulând metilarea ADN și modificările histonelor, microbiota intestinală afectează activitățile celulare ale organismului gazdă.

1. Introducere

Reprezentarea schematică a interacțiunii dintre tiparele dietetice și microbiota intestinală pe modificările epigenetice ale gazdei. Diferențele de expunere la diete influențează structura microbiotei, producția generală de acizi grași cu lanț scurt (SCFA), cele mai proeminente produse finale ale fermentației microbiene și o serie de metaboliți energetici alimentari care sunt folosiți ca cofactori de către enzimele epigenetice. Săgețile în sus indică creșterea, săgețile în jos scad.

În acest context, un studiu pilot efectuat la femeile gravide a relevat o asociere puternică între predominanța bacteriană și profilurile epigenetice. Mai precis, la mamele în care Firmicutes au fost dominante, analiza profilului de metilare efectuată în probe de sânge a relevat 568 hiper-metilate, inclusiv USF1, ACOT7, TAC1, LMNA și SCD5 și 254 gene hipo-metilate, inclusiv FOXD1, KCNIP4, SERINC3 și MEF2A, dintre care unele sunt asociate cu riscul de boli cardiovasculare (409 gene modificate), metabolismul lipidic (72 gene modificate), obezitate (23 gene modificate) și răspuns inflamator (85 gene modificate) [98]. Recent, analizele compoziției microbiotei intestinale în scaunul ADN și profilarea metilării ADN la nivel de genom în sângele și țesutul adipos visceral de la subiecții obezi au relevat un model complet diferit de metilom ADN atât în sângele cât și în țesutul adipos din grupul cu raport Bacteroidetes: Firmicutes scăzut comparativ cu grup cu Bacteroidete ridicate: Firmicutes. Au fost observate două sute cincizeci și opt de gene metilate diferențial, cum ar fi HDAC7 și IGF2BP2, ambele implicate în glucoză și în homeostazia energetică [99].