Έρευνα: Η βιοτίνη ελέγχει την υγεία του εντέρου

Έρευνα της Δρ. Κωνσταντίνας Νεοφύτου και της  Αναπληρώτριας Καθηγήτριας Χρυσούλας Πιτσούλη του Τμήματος Βιολογικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Κύπρου έδειξε ότι η βιοτίνη ελέγχει την υγεία του εντέρου ρυθμίζοντας τον πολλαπλασιασμό των εντερικών βλαστικών κυττάρων. Η ερευνητική εργασία με τίτλο “Biotin controls intestinal stem cell mitosis and host-microbiome interactions” πραγματοποιήθηκε στο Eργαστήριο Ανάπτυξης και Ομοιόστασης της Δροσόφιλας και δημοσιεύθηκε στο έγκριτο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Cell Reports. 

Η Δροσόφιλα (Drosophila melanogaster) ή «μύγα των φρούτων» αποτελεί εξαιρετικό πειραματικό μοντέλο που ιστορικά έχει οδηγήσει σε θαυμαστή πρόοδο στην κατανόηση πολλών ανθρώπινων ασθενειών. Η εξελικτική συντήρηση ανάμεσα σε ανθρώπινα και δροσοφιλικά γονίδια, καθώς και η δυνατότητα αλλαγής του γονιδιώματος της μύγας κατά βούληση, αντικατοπτρίζοντας έτσι την ανθρώπινη βιολογία, διευκολύνουν τη μοντελοποίηση ασθενειών στη Δροσόφιλα με στόχο τη μοριακή και κυτταρική μελέτη τους. 

Η συγκεκριμένη μελέτη εστιάστηκε στο έντερο της ενήλικης μύγας, το οποίο, όπως και το έντερο του ανθρώπου, αποτελεί φραγμό πρώτης γραμμής για ξένα σώματα και παθογόνα μικρόβια που εισέρχονται στον οργανισμό μέσω της τροφής. Το έντερο ανανεώνεται συνεχώς με τη βοήθεια εντερικών βλαστοκυττάρων, τα οποία πολλαπλασιάζονται για να αναπληρώσουν τα γερασμένα ή φθαρμένα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα. Επιπλέον, το έντερο κατοικείται από συμβιωτικούς μικροοργανισμούς, το λεγόμενο μικροβίωμα, οι οποίοι αλληλεπιδρούν με τα εντερικά κύτταρα, συνεισφέρουν στην εντερική φυσιολογία και προσφέρουν απαραίτητες θρεπτικές ουσίες στον οργανισμό.

Αναδυόμενα επιστημονικά δεδομένα υποδεικνύουν ότι μεταβολές της υγειούς σύνθεσης του μικροβιώματος, γνωστές ως εντερική δυσβίωση, καθιστούν το έντερο ευάλωτο σε οξείες και χρόνιες λοιμώξεις που μπορούν να προκαλέσουν εντερική φλεγμονή.  Η φλεγμονή και η καρκινογένεση είναι άρρηκτα συνδεδεμένες και πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι η εντερική μόλυνση μπορεί να προκαλέσει καρκίνο σε άτομα με γενετική προδιάθεση.

Η βιοτίνη ή βιταμίνη Β7 είναι απαραίτητη για τον οργανισμό, αλλά ο άνθρωπος και η Δροσόφιλα δεν μπορούν να τη συνθέσουν, και συνεπώς την προσλαμβάνουν από την τροφή ή από το μικροβίωμά τους. Η είσοδος της βιοτίνης στα κύτταρα γίνεται με τη βοήθεια ενός διαμεμβρανικού μεταφορέα που ονομάζεται Sodium-dependent multivitamin transporter (Smvt) και είναι εξελικτικά συντηρημένος στη Δροσόφιλα και στον άνθρωπο. 

Στην εν λόγω μελέτη, οι ερευνήτριες, μελετώντας το έντερο της μύγας των φρούτων, έδειξαν πως η βιοτίνη και ο μεταφορέας της δρουν στα εντερικά βλαστοκύτταρα και ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό τους, αλλά επίσης την εντερική φλεγμονή και την καρκινογένεση. Επιπλέον, έδειξαν ότι το μικροβίωμα μπορεί να προσφέρει βιοτίνη στο έντερο και να ρυθμίσει την υγεία των βλαστοκυττάρων του, όταν η πρόσληψη βιοτίνης από την τροφή δεν επαρκεί.

Συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι η έλλειψη του Smvt μεταφορέα είναι επιβλαβής για τη διατήρηση του εντερικού επιθηλίου, τη φυσιολογική απόκρισή του σε παθογόνα και την επιβίωση του οργανισμού μετά από μόλυνση. Αξίζει να σημειωθεί ότι η απώλεια του Smvt μπορεί να διασωθεί από την έκφραση του ανθρώπινου ομολόγου του, το οποίο κωδικοποιείται από το γονίδιο SLC5A6, γεγονός που καταδεικνύει τη συντήρηση των δύο γονιδίων. Μύγες που δεν εκφράζουν Smvt στα βλαστοκύτταρά τους, δεν απορροφούν βιοτίνη και εμφανίζουν μικροβιακή δυσβίωση, όπου η ισορροπία των συμβιωτικών μικροβίων διαταράσσεται και ευνοείται η ανάπτυξη ευκαιριακών παθογόνων. Η εντερική δυσβίωση συσχετίζεται με αύξηση των ενεργών ριζών οξυγόνου στο επιθήλιο που προκαλούν καταστροφή και θάνατο των εντεροκυττάρων. Οι μύγες εξασφαλίζουν τη βιοτίνη από τη διατροφή τους και το μικροβίωμα. 

Η εν λόγω μελέτη έδειξε ότι τα βλαστοκύτταρα παύουν να διαιρούνται όταν η πρόσληψη βιοτίνης μέσω διατροφής δεν επαρκεί. Στην περίπτωση αυτή, συμβιωτικοί μικροοργανισμοί που παράγουν βιοτίνη, π.χ. η Escherichia coli, μπορούν να επαναφέρουν τη λειτουργία των εντερικών βλαστοκυττάρων. Επιπροσθέτως, o Smvt μεταφορέας και οι συμβιωτικοί μικροοργανισμοί ελέγχουν την ανάπτυξη όγκων στο έντερο. Συνολικά, τα ευρήματα της μελέτης υποδηλώνουν ότι η άμεση τροποποίηση του μικροβιώματος του εντέρου από τη βιοτίνη μπορεί να χρησιμεύσει ως προσέγγιση για τη θεραπεία ασθενειών που προάγονται από δυσβίωση, καθώς επίσης και για τον έλεγχο της εντερικής ογκογένεσης. 

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και το Ίδρυμα Έρευνας και Καινοτομίας Κύπρου (ΙδΕΚ). Η εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής της Δρ. Νεοφύτου, η οποία τώρα εργάζεται ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Εργαστήριο Μολύνσεων και Καρκινογένεσης του Πανεπιστημίου Κύπρου.

Διαβάστε αυτούσια τη νέα έρευνα εδώ και στον ακόλουθο σύνδεσμο:

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)00241-8