Glutine e colon

Gli enzimi digestivi gastro-intestinali riducono “spezzettano” il glutine in frammenti piccoli o/e singoli aminoacidi che vengono assorbiti nell’intestino tenue o piccolo intestino attraverso i villi intestinali. Ma solo i più piccoli potranno essere digeriti, gli altri, in individui sani, attraversano l’intestino crasso [1] dove, partre di essi, verranno fermentati dalla flora batterica e trasformati in nutrienti; altri verranno eliminati con le feci.
1 – La ricerca “Diversity of the cultivable human gut microbiome involved in gluten metabolism: isolation of microorganisms with potential interest for coeliac disease” ha evidenziato come alcuni di questi batteri riescano a degradare il glutine trasformandolo in nutrienti utili per l’intestino stesso.
Abstract. “Gluten, a common component in the human diet, is capable of triggering coeliac disease pathogenesis in genetically predisposed individuals. Although the function of human digestive proteases in gluten proteins is quite well known, the role of intestinal microbiota in the metabolism of proteins is frequently underestimated. The aim of this study was the isolation and characterisation of the human gut bacteria involved in the metabolism of gluten proteins. Twentytwo human faecal samples were cultured with gluten as the principal nitrogen source, and 144 strains belonging to 35 bacterial species that may be involved in gluten metabolism in the human gut were isolated. Interestingly, 94 strains were able to metabolise gluten, 61 strains showed an extracellular proteolytic activity against gluten proteins, and several strains showed a peptidasic activity towards the 33-mer peptide, an immunogenic peptide in patients with coeliac disease. Most of the strains were classified within the phyla Firmicutes and Actinobacteria, mainly from the genera Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus, Clostridium and Bifidobacterium. In conclusion, the human intestine exhibits a large variety of bacteria capable of utilising gluten proteins and peptides as nutrients [2], [3]. These bacteria could have an important role in gluten metabolism and could offer promising new treatment modalities for coeliac disease.” Diversity of the cultivable human gut microbiome involved in gluten metabolism: isolation of microorganisms with potential interest for coeliac disease. Alberto Caminero et al. Final version published online 3 March 2014. DOI: 10.1111/1574-6941.12295

Note:
[1]- “Alimentary protein digestion followed by amino acid and peptide absorption in the small intestinal epithelium is considered an efficient process. Nevertheless, unabsorbed dietary proteins enter the human large intestine as a complex mixture of protein and peptides.53,63 The incomplete assimilation of some dietary proteins in the small intestine has been previously demonstrated, even with proteins that are known to be easily digested (e.g., egg protein).64,65 The high proline content of wheat gluten and related proteins renders these proteins resistant to complete digestion in the small intestine. As a result, many high molecular weight gluten oligopeptides arrive in the lower gastrointestinal tract.66 While gluten peptides pass through the large intestine, proteolytic bacteria could participate in the hydrolysis of these peptides. 81Gluten Metabolism in Humans. Alberto Caminero, … Javier Casqueiro, in Wheat and Rice in Disease Prevention and Health, 2014”
[2], [3] – “Considering the characteristics of gut microbiota such as the large diversity, the stability and resilience, and the symbiotic interaction with the host, we can define the host and the microorganisms inhabiting it as a “superorganism” [8,9] which performs immune and metabolic functions [1]. Gut bacteria are key regulators of digestion along the gastrointestinal tract; commensal bacteria play an important role in the extraction, synthesis, and absorption of many nutrients and metabolites, including bile acids, lipids, amino acids, vitamins, and short-chain fatty acids (SCFAs). Gut microbiota have a crucial immune function against pathogenic bacteria colonization inhibiting their growth, consuming available nutrients and/or producing bacteriocins. Gut microbiota also prevent bacteria invasion by maintaining the intestinal epithelium integrity [10]. Microorganisms prevent pathogenic colonization by many competition processes: nutrient metabolism, pH modification, antimicrobial peptide secretions, and effects on cell signaling pathways. Moreover, recent studies have identified a critical role for commensal bacteria and their products in regulating the development, homeostasis, and function of innate and adaptive immune cells [11]. It is paradoxical to note that the gut microbiota functions are highly preserved between individuals, whereas each individual’s gut microbiota are characterized by a specific combination of bacterial species due to inter-individual and intra-individual variations throughout human life. What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases. Emanuele Rinninella et al. Published online 2019 Jan 10. doi: 10.3390/microorganisms7010014. PMCID: PMC6351938”

Approfondimento
“Commensal bacteria play an important role in the extraction, synthesis, and absorption of many nutrients and metabolites, including bile acids, lipids, amino acids, vitamins, and short-chain fatty acids (SCFAs). What is the Healthy Gut Microbiota Composition? A Changing Ecosystem across Age, Environment, Diet, and Diseases. Emanuele Rinninella et al. Published online 2019 Jan 10. doi: 10.3390/microorganisms7010014. PMCID: PMC6351938”
Il butirrato è un acido grasso a catena corta (SCFAs – Short-chain fatty acids) che è prodotto dai batteri presenti nel colon a partire dalla fermentazione delle fibre alimentari e anche dalla fermentazione del glutine non digerito (Diversity of the cultivable human gut microbiome involved in gluten metabolism: isolation of microorganisms with potential interest for coeliac disease. Alberto Caminero et al. Final version published online 3 March 2014. DOI: 10.1111/1574-6941.12295)
“L’acido butirrico rappresenta la principale fonte di energia per le cellule del colon (colonciti) e viene assorbito e metabolizzato rapidamente dalle cellule della parete intestinale e del colon. Quindi, permette la normale moltiplicazione e il funzionamento cellulare e contribuisce al miglioramento dell’integrità della parete intestinale [A].
In particolare, l’acido butirrico contribuisce a:
Avere un’azione antinfiammatoria sulla parete intestinale, in particolare, sopprimendo l’attività di alcune proteine che scatenano l’infiammazione e attraverso il controllo della risposta immunitaria regolando l’attività dei linfociti T;
Migliorare la motilità intestinale modulando l’assorbimento degli ioni (potassio, sodio e cloro) e la consistenza delle feci;
Mantenere lo strato di muco protettivo dell’intestino e a ripristinare l’equilibrio del microbiota;
Migliorare la sensibilità all’insulina e l’equilibrio energetico, e quindi il controllo del peso;
Ridurre i sintomi della sindrome della permeabilità intestinale.
https://www.ospedalebambinogesu.it/acido-butirrico-144663/”

[A] – “In summary, the results of this study demonstrate that the butyrate regulation of barrier function in the Caco-2 cell monolayer model is unlikely to be explained by the changes in the levels of expression of some major tight junction proteins. Rather, butyrate enhances the intestinal barrier function, at least partly, by facilitating the assembly of tight junctions. This dynamic process is mediated by the activation of AMPK. These results suggest an intriguing link between SCFA and intracellular energy sensor for the maintenance of intestinal barrier function. How AMPK is activated by butyrate remains to be elucidated. Furthermore, it remains to be determined if the in vivo effect of SCFA on intestinal barrier and other metabolic pathways also involves activation of AMPK. Butyrate Enhances the Intestinal Barrier by Facilitating Tight Junction Assembly via Activation of AMP-Activated Protein Kinase in Caco-2 Cell Monolayers. Luying Peng et al. J. Nutr. 139: 1619–1625, 2009.”

2 – The Role of Gluten in Gastrointestinal Disorders: A Review

3 – What Makes Gluten So Strong?

4 – Il butirrato: il metabolita del microbiota per il benessere intestinale

5 – Metabolism of wheat proteins by intestinal microbes: Implications for wheat related disorders

6 – Gliadin can adhere to the mucus layer of the stomach

7 – Amino acid list

8 – Butyrate Enhances the Intestinal Barrier by Facilitating Tight Junction Assembly via Activation of AMP-Activated Protein Kinase in Caco-2 Cell Monolayers

9 – Il test per misurare BAFF, PAF e profilo alimentare

10 – The Dietary Intake of Wheat and other Cereal Grains and Their Role in Inflammation. Karin de Punder. 2013 Nutrients
Nella presente revisione, descriviamo come il consumo quotidiano di prodotti a base di grano e altri cereali correlati potrebbe contribuire alla manifestazione di infiammazioni croniche e malattie autoimmuni. Sia gli studi in vitro che quelli in vivo dimostrano che gliadina e WGA possono aumentare la permeabilità intestinale e attivare il sistema immunitario. Gli effetti della gliadina sulla permeabilità intestinale e sul sistema immunitario sono stati confermati anche nell’uomo. Altri chicchi di cereali contenenti prolamine e lectine correlate non sono stati studiati in modo così approfondito e, pertanto, sono necessarie ulteriori ricerche per indagare il loro impatto sulla permeabilità intestinale e sull’infiammazione. Sarebbe interessante chiarire ulteriormente il ruolo di altre prolamine sul rilascio di zonulina e sulla permeabilità intestinale.

Nei soggetti celiaci e sensibili al glutine, le reazioni avverse all’assunzione di frumento, segale e orzo sono clinicamente evidenti; tuttavia, è importante ottenere maggiori informazioni sugli effetti del consumo di questi cereali in altri gruppi di pazienti e in individui sani. Sarebbe di grande interesse indagare gli effetti dell’assenza dei prodotti a base di cereali dalla dieta sui marcatori infiammatori e sulla permeabilità intestinale in soggetti sani e pazienti affetti da malattie correlate all’infiammazione e misurare gli stessi parametri in un rechallenge trial. Idealmente, in un tale studio, la dieta deve essere completamente controllata e combinata con l’appropriata sostituzione degli alimenti nella dieta priva di cereali in modo che piccole variazioni dietetiche e alterazioni dell’apporto energetico possano essere evitate e non possano potenzialmente influenzare i marcatori infiammatori.

Fino ad ora, gli studi epidemiologici e di intervento sull’uomo che studiavano gli effetti sulla salute dell’assunzione di cereali integrali erano confusi da altri fattori dietetici e di stile di vita e, pertanto, sono giustificati studi di intervento ben progettati che indagano gli effetti dei chicchi di cereali e dei loro singoli componenti sulla permeabilità intestinale e sull’infiammazione.