Ruolo dei microbi gastrointestinali nella digestione dell'amido resistente e disponibilità di triptofano per l'uomo

Esiste attualmente una lacuna critica nella conoscenza di come le comunità batteriche intestinali alterano i substrati metabolici disponibili per l'ospite, influenzando così i livelli di neurotrasmettitore del sistema nervoso centrale ed enterico (SNC/ENS) coinvolti nella regolazione del consumo di carboidrati negli esseri umani. Comprendere queste relazioni è essenziale per sviluppare strategie per migliorare il controllo della glicemia e ridurre il rischio di transizione dal prediabete al diabete di tipo 2 (T2D). L'obiettivo a lungo termine dei ricercatori è determinare le basi biologiche dei comportamenti che influenzano l'assunzione di cibo e il controllo della glicemia che contribuiscono allo sviluppo del T2D. L'obiettivo di questa proposta, che è un passo successivo essenziale per raggiungere gli obiettivi a lungo termine dei ricercatori, è determinare in che modo le popolazioni batteriche nel sistema digestivo influiscono sui livelli circolanti di triptofano (TRP) e grandi amminoacidi neutri (LNAA) che regolano la produzione della monoamina 5-idrossitriptamina (5-HT, serotonina) nel sistema nervoso centrale e nel sistema gastrointestinale e nel cervello. L'ipotesi centrale è che un rapporto ridotto tra batteri che producono TRP (TRPp) e batteri che consumano TRP (TRPc) (diminuzione del rapporto TRPp:TRPc) nell'intestino ridurrà la disponibilità di TRP dopo un pasto di carboidrati abbassando il rapporto plasmatico TRP:LNAA e risultando in meno TRP per la produzione ENS/CNS di 5HT. Inoltre, gli interventi dietetici che promuovono l'abbondanza batterica di TRPp all'interno dell'intestino aumenteranno la disponibilità di TRP per l'ospite. I ricercatori verificheranno l'ipotesi centrale e, quindi, raggiungeranno l'obiettivo generale di questo progetto perseguendo i seguenti obiettivi specifici: 1) Valutare l'impatto del microbiota divergente sul rapporto plasmatico TRP:LNAA in risposta al consumo acuto di carboidrati e 2) Valutare il impatto dell'integrazione alimentare con amido resistente (RS) sul microbiota intestinale e sul rapporto TRP:LNAA circolante. Durante l'obiettivo 1, verranno raccolti campioni di feci da partecipanti sani. I partecipanti saranno stratificati in base al rapporto TRPp:TRPc intestinale e la risposta a un pasto acuto sarà valutata determinando i rapporti plasmatici TRP:LNAA. Durante l'Obiettivo 2, la capacità di 4 settimane di integrazione prebiotica di RS (fecola di patate) per aumentare il rapporto batterico TRPp:TRPc nell'intestino sarà determinata dai campioni di feci. Inoltre, sarà determinato il rapporto plasmatico TRP:LNAA dopo il consumo acuto di carboidrati prima e dopo l'integrazione. Il contributo scientifico consisterà nel determinare l'impatto della RS sull'abbondanza di batteri TRPp e TRPc nell'intestino e in che modo le popolazioni batteriche influenzano i livelli circolanti di TRP:LNAA, che possono influenzare la produzione di ENS e CNS 5HT nell'uomo. Questo contributo sarà significativo perché avrà implicazioni traslazionali dirette per le malattie umane con segnalazione 5HT alterata.