Il dialogo tra il microbiota e i mitocondri nel cavallo da endurance

Pubblicato su Frontiers in Molecular Biosciences, uno studio francese approfondisce il rapporto di interdipendenza tra la flora batterica intestinale e la funzionalità mitocondriale, fornendo nuovi elementi per comprendere le complesse vie molecolari che favoriscono l’adattamento allo sforzo atletico intenso e prolungato.

Pubblicato il
, diSilvano Marini

L’endurance – la specialità equestre basata sulla resistenza – ha un impatto significativo sull’organismo del cavallo, anche a livello cellulare e molecolare. Oggi si sa, per esempio, che durante questo genere di prestazioni i mitocondri vanno ben oltre il loro classico ruolo bioenergetico, entrando in una serie di processi biochimici di carattere per esempio antiossidante e antinfiammatorio che influiscono sulla capacità di mantenere a lungo uno sforzo muscolare intenso. 

Endurance, resistenza e metabolismo dei mitocondri

Se la funzionalità ottimale del metabolismo mitocondriale rappresenta un requisito importante per le prestazioni di resistenza, la composizione del microbiota intestinale influenza direttamente e indirettamente la fisiologia del cavallo e può migliorare sia il suo assetto metabolico sia le sue prestazioni atletiche. E in base a una serie di acquisizioni tuttora in divenire, si ritiene che tra la flora batterica intestinale e i mitocondri ci sia un rapporto di interdipendenza, attestato anche dal fatto che molte malattie determinate da disfunzioni mitocondriali sano legate a specifiche alterazioni dell’assetto del microbiota. In molti tessuti, a interpretare il ruolo di principali mediatori di questa influenza reciproca microbiota-mitocondri sarebbero gli acidi grassi a catena corta (SCFA), i maggiori metaboliti della fermentazione batterica dei carboidrati non digeribili. L’ipotesi, infatti, è che il microbiota intestinale e i suoi metaboliti siano in grado di regolare la trascrizione di fattori fondamentali per il ruolo che i mitocondri interpretano nelle prestazioni atletiche di resistenza.

Per approfondire la conoscenza delle basi molecolari che gestiscono il dialogo tra il microbiota e i mitocondri che sta alla base dell’endurance, uno studio francese pubblicato sulla rivista Frontiers in Molecular Biosciences ha analizzato il trascittoma, il metaboloma, il microbiota fecale e gli SFCA di 20 cavalli atleti prima e dopo una gara di questa specialità equestre. L’intento era di identificare come i mitocondri e i trascrittomi nucleari si coordinano reciprocamente e in che modo il microbiota e i metaboliti circolanti modulano in modo dinamico questo processo durante l’esercizio fisico protratto. 

Nuove prospettive sull’asse intestino-mitocondri 

I risultati dell’analisi francese aprono nuove prospettive sull’asse intestino-mitocondri e propongono una direzione precisa ai futuri studi che consentiranno di comprendere meglio le complesse vie molecolari che favoriscono l’adattamento allo sforzo atletico intenso e prolungato. Per la prima volta, infatti, viene descritto come i metaboliti derivati dalla flora commensale intestinale – SCFA e acidi biliari secondari – o prodotti dall’ospite e modificati dai batteri intestinali – lattato e urea – influenzano i geni collegati ai mitocondri e coinvolti nella produzione di energia e nelle altre reazioni in grado di influenzare la prestazione atletica di lunga durata. L’attivazione del gene PPARγ e dell’asse FRX-CREB sono probabilmente i meccanismi tramite i quali gli acidi grassi a catena corta e gli acidi biliari regolano in modo coordinato una serie di vie metaboliche convergenti, che attivano funzioni mitocondriali, come l’uptake di acidi grassi e l’ossidazione, per prevenire l’ipoglicemia e garantire capacità di corsa più durature.

Come spiegano gli autori, il lavoro suggerisce anche che gli acidi grassi liberi non forniscono soltanto energia pronta all’uso per il muscolo, ma rappresentano anche un fattore in grado di regolare la risposta infiammatoria mitocondriale attraverso una serie di meccanismi, in primis la modulazione della barriera intestinale, della produzione di radicali liberi dell’ossigeno e della traslocazione di liposaccaride. 

Conclusioni

Ulteriori studi sull’influenza esercitata dal microbiota sui mitocondri a livello tissutale e cellulare potranno fornire informazioni utili per migliorare il metabolismo energetico, lo stato redox e la risposta infiammatoria, a fronte di performance sempre più efficienti.

Reference

Mach N, Moroldo M, Rau A, et al. Understanding the Holobiont: Crosstalk Between Gut Microbiota and Mitochondria During Long Exercise in Horse. Front Mol Biosci. 2021;8:656204. Published 2021 Apr 8. doi:10.3389/fmolb.2021.656204

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