Rivoluzione in medicina: una molecola prodotta dai batteri intestinali causa l'aterosclerosi, responsabile di milioni di morti

Un team di scienziati spagnoli fece un annuncio sorprendente 15 anni fa: stavano cercando migliaia di volontari tra i dipendenti del Banco Santander di Madrid per studiare a fondo per decenni, al fine di comprendere l'insorgenza delle malattie cardiovascolari nelle persone sane. I risultati sono ancora più sorprendenti. I ricercatori hanno scoperto che i batteri intestinali producono una molecola che non solo induce, ma anche causa l'aterosclerosi, l'accumulo di grassi e colesterolo nelle arterie che può portare ad infarti e ictus. Questo inaspettato legame tra microbi e malattie cardiovascolari , la principale causa di morte nell'umanità, rappresenta un cambio di paradigma. Il lavoro è stato pubblicato questo mercoledì sulla rivista Nature , una vetrina del meglio della scienza mondiale.

Lo studio approfondito sui dipendenti di Santander, condotto utilizzando apparecchiature avanzate di imaging medico, ha presto rivelato un'altra scoperta sconvolgente: l'aterosclerosi era onnipresente. I volontari erano apparentemente sani, di età compresa tra 40 e 55 anni, ma il 63% dei partecipanti mostrava segni della malattia. I nuovi risultati mostrano che alcuni batteri intestinali, in determinati stati, producono imidazolo propionato, una molecola semplice con sei atomi di carbonio, otto atomi di idrogeno, due atomi di azoto e due atomi di ossigeno (C₆H₈N₂O₂). Questo composto entra nel sangue, interagisce con i globuli bianchi immaturi e innesca una reazione infiammatoria nelle arterie, che favorisce l'accumulo di placche adipose.

"L'imidazolo propionato induce aterosclerosi di per sé. C'è una relazione causale", riassume il biologo David Sancho , responsabile del nuovo studio presso il Centro Nazionale di Ricerca Cardiovascolare (CNIC) di Madrid. Il suo team ha somministrato la molecola a topi, che hanno sviluppato la malattia. Inoltre, gli scienziati hanno osservato livelli elevati di imidazolo propionato in un volontario su cinque con aterosclerosi attiva, il tipo in cui le placche adipose hanno maggiori probabilità di rompersi e formare i coaguli di sangue che causano infarti e ictus. I nuovi risultati dimostrano che l'aterosclerosi non è solo una malattia causata dal grasso, ma ha anche una componente infiammatoria e autoimmune, secondo Sancho, nato a Cartagena, Murcia, 53 anni fa.

La buona notizia è che se il C₆H₈N₂O₂ causa il problema in una percentuale significativa di pazienti, è possibile intervenire per prevenirlo. I ricercatori hanno identificato il recettore a cui si lega la molecola e sono riusciti a bloccarlo con un farmaco, riducendo la progressione dell'aterosclerosi nei topi sottoposti a una dieta ricca di colesterolo. "Con questo inibitore, preveniamo completamente lo sviluppo della malattia", afferma Sancho, che ha brevettato il trattamento sperimentale con altri coautori, come la farmacologa italiana Annalaura Mastrangelo , il suo collega Iñaki Robles e il cardiologo Valentín Fuster , direttore generale del CNIC di Madrid e presidente del Mount Sinai Fuster Cardiac Hospital di New York, che porta il suo nome da due anni.

Un altro degli autori dello studio, il biologo svedese Fredrik Bäckhed , aveva già scoperto nel 2018 che i livelli di imidazolo propionato erano più elevati nelle persone con diabete di tipo 2. E solo tre mesi fa, una ricerca indipendente guidata dal cardiologo Arash Haghikia ha avanzato il legame tra la molecola batterica e l'aterosclerosi. "Il fatto che due gruppi diversi siano giunti alla stessa conclusione rafforza la nostra fiducia che questa sia una scoperta significativa e rilevante", sostiene Haghikia, della Ruhr University di Bochum (Germania). "Ciò che è particolarmente sorprendente è che l'imidazolo propionato sembra promuovere l'aterosclerosi anche quando i livelli di colesterolo sono normali. Questo potrebbe aiutare a spiegare perché alcune persone sviluppano malattie cardiache nonostante abbiano pochi o nessun fattore di rischio tradizionale, come il colesterolo alto o l'ipertensione", sottolinea.

Le malattie cardiovascolari uccidono 18 milioni di persone ogni anno. Il presidente del Banco Santander, Emilio Botín, è morto d'infarto quattro anni dopo aver firmato il progetto, che ha permesso di analizzare oltre 4.000 volontari , 400 dei quali sono inclusi in questo nuovo studio. La ricerca, condotta utilizzando tecniche costose e complesse come la tomografia assiale computerizzata (CAT) e la tomografia a emissione di positroni (PET), ha permesso di rilevare elevati livelli di propionato di imidazolo nelle primissime fasi dell'aterosclerosi, il che potrebbe facilitare notevolmente la diagnosi in quella fase invisibile in cui una persona è inconsapevolmente a rischio.

David Sancho e i suoi colleghi riconoscono che saranno necessarie ulteriori ricerche per identificare i ceppi specifici di batteri in grado di produrre la molecola, ma sottolineano "cambiamenti nell'ecologia microbica intestinale" a seguito di modifiche dietetiche, con un aumento di generi batterici come Escherichia , Shigella ed Eubacterium . Quando il cardiologo Valentín Fuster presentò il progetto nel 2010, scherzò su quanto fosse difficile diagnosticare precocemente i problemi cardiovascolari e quanto fosse semplice prevenirli, con misure come l'esercizio fisico, una dieta sana e l'astensione dal fumo. Il nuovo studio dimostra che i livelli ematici di imidazolo propionato sono più bassi nelle persone con diete ricche di verdura, frutta, cereali integrali, pesce, tè e latticini a basso contenuto di grassi.

Il microbiologo argentino Federico Rey e il patologo indiano Vaibhav Vemuganti applaudono le "entusiasmanti opportunità" che il nuovo studio apre per la prevenzione e il trattamento delle malattie cardiovascolari. In un commento pubblicato anch'esso mercoledì sulla rivista Nature , i due esperti sottolineano che l'esposizione all'imidazolo propionato peggiora la formazione di placche nelle arterie dei topi. "Questo effetto si verifica indipendentemente dalle variazioni dei livelli di colesterolo, un risultato sorprendente dato il ruolo centrale del colesterolo nello sviluppo dell'aterosclerosi", osservano i due specialisti dell'Università del Wisconsin-Madison, negli Stati Uniti. "Questa scoperta offre un interessante indizio su un possibile nuovo fattore coinvolto nell'origine dell'aterosclerosi. Questo è molto rilevante perché, sebbene abbassare il colesterolo – ad esempio attraverso farmaci chiamati statine – possa ridurre efficacemente il rischio di malattie cardiovascolari, una percentuale considerevole di persone continua a manifestare eventi cardiovascolari avversi, come infarti del miocardio o ictus", avvertono. Lo stesso CNIC ha proclamato in una nota che il nuovo studio "potrebbe rivoluzionare" la diagnosi e il trattamento dell'aterosclerosi.

Sancho sottolinea che il lavoro è stato possibile grazie alla collaborazione di migliaia di dipendenti volontari del Banco Santander di Madrid, nonché al sostegno di 1 milione di euro della Fondazione "la Caixa", di 150.000 euro del Consiglio europeo della ricerca e di 100.000 euro dell'Agenzia statale per la ricerca.

La scoperta dell'effetto decisivo dell'imidazolo propionato sull'aterosclerosi arriva mentre la comunità scientifica scopre il ruolo precedentemente sconosciuto dei microbi intestinali in alcune malattie umane. Il biotecnologo spagnolo Cayetano Pleguezuelos e i suoi colleghi dell'Istituto Hubrecht (Paesi Bassi) hanno dimostrato nel febbraio 2020 che un ceppo del batterio Escherichia coli produce una molecola tossica chiamata colibactina , che danneggia il DNA delle cellule umane e causa tumori maligni.

I casi di cancro del colon-retto stanno aumentando vertiginosamente tra le persone sotto i 50 anni, per ragioni sconosciute, raddoppiando in molti paesi negli ultimi due decenni. Un altro studio , condotto dal biologo computazionale Marcos Díaz Gay , ha suggerito solo tre mesi fa che la tossina dell'Escherichia coli sia alla base di questa epidemia di cancro del colon-retto. "Nei pazienti giovani, fino a 39 anni, osserviamo questo pattern di colibactina in un caso su tre", ha sottolineato Díaz Gay, del National Cancer Research Center, un'istituzione situata a pochi metri dal CNIC.