IMPACT OF CHOLINE SUPPLEMENTATION ON GENETICALLY MODIFIED MICE: NEW INSIGHTS IN THE MODULATION OF CARDIOVASCULAR RISK
Le malattie cardiovascolari su base aterosclerotica sono ancora oggi una delle principali cause di morte nel mondo. Negli ultimi anni, evidenze scientifiche suggeriscono un ruolo del microbiota intestinale nella modulazione del rischio cardiovascolare e grande attenzione è stata posta sulla trimetilammina-N-ossido (TMAO), metabolita derivante dal metabolismo della colina da parte del microbiota intestinale, i cui livelli plasmatici sono positivamente correlati con l’aumento del rischio di eventi cardiovascolari. Lo scopo di questo progetto è stato quello di investigare se differenti quantitativi di colina somministrata in topi geneticamente modificati, proni allo sviluppo di aterosclerosi, siano in grado di determinare, oltre alla produzione di TMAO, ulteriori alterazioni metaboliche e verificare se il microbiota intestinale, plasmato dalla dieta con differente contenuto di colina, mantenga un effetto intrinseco nell’indurre l’aterosclerosi nei topi. Topi femmina di 10 settimane di età, proni allo sviluppo di aterosclerosi e deficitari dell’apolipoproteina E (EKO), sono stati suddivisi in due gruppi sperimentali da 20 animali ciascuno e sono stati alimentati per 16 settimane con due diete standard a basso contenuto di lipidi, differenti per il loro quantitativo di colina (STD, contenente lo 0.09% di colina e HC, contenente l’1.2% di colina). Al termine del trattamento dietetico sono state svolte le seguenti analisi: la valutazione dello sviluppo di aterosclerosi, la metabolomica plasmatica targeted, la trascrittomica sul fegato e la valutazione della composizione del microbiota fecale. Inoltre, il contenuto cecale dei topi alimentati con le due diete è stato trapiantato in topi femmina EKO, preventivamente trattati con antibiotici e alimentati a dieta STD per 16 settimane (10 animali/gruppo). Dopo il sacrificio sono state condotte le medesime analisi effettuate nei topi HC e STD. Infine, meccanismi regolatori specifici guidati dai due metaboliti della colina, betaina e TMAO, sono stati investigati in vitro, in cellule HepG2. La dieta ad alta colina peggiora lo sviluppo di aterosclerosi. L’analisi metabolomica dimostra che la dieta HC, oltre ad aumentare i livelli plasmatici di TMAO, riduce i livelli plasmatici di omocisteina e aumenta quelli di metionina, sarcosina, glicina, carnitina, proprionilcarnitina e butirilcarnitina. A supporto di questi risultati metabolomici, l’analisi trascrittomica del fegato mostra che i geni upregolati nei topi HC arricchiscono i pathways principalmente coinvolti nel metabolismo del carbonio e degli amminoacidi. La maggiore assunzione di colina modula lievemente la composizione del microbiota, senza influenzare lo sviluppo dell'aterosclerosi nei topi che hanno ricevuto il trapianto di microbiota. L’analisi metabolomica condotta sui topi trapiantati con il microbiota fecale dei topi HC e STD mostra una riduzione di numerose specie di trigliceridi nei topi che hanno ricevuto il microbiota dai topi HC, e questo risultato è in linea con i risultati ottenuti dalla trascrittomica sul fegato. Esperimenti in vitro sulle cellule HepG2 suggeriscono un effetto modulatorio di betaina e TMAO sul pathway che coinvolge sia la colina che l’omocisteina, mai descritto finora. In conclusione, la supplementazione di colina dietetica peggiora lo sviluppo di aterosclerosi e, oltre ad aumentare i livelli di TMAO, modifica i livelli plasmatici di diversi metaboliti che giocano un ruolo nelle malattie cardiovascolari. Allo stesso tempo, la maggiore assunzione di colina modula leggermente la composizione del microbiota, senza aumentare il suo potenziale pro-aterogeno, ma alterando i livelli di diversi lipidi plasmatici, principalmente trigliceridi. Infine, i metaboliti della colina, testati in vitro, esercitano un effetto diretto sul metabolismo del carbonio, suggerendo nuovi meccanismi mediati dalla colina implicati nello sviluppo di aterosclerosi, che meriterà ulteriori indagini.
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