Vitamina B è un termine collettivo per un gruppo di nutrienti essenziali idrosolubili che svolgono un ruolo cruciale in vari percorsi metabolici. Queste vitamine agiscono come precursori di cofattori essenziali richiesti per numerosi processi biochimici. Una carenza di vitamina B può portare a una serie di problemi di salute, tra cui disfunzione cognitiva, neuropatia, malattie cardiovascolari (CVD) e osteoporosi. A differenza di alcuni nutrienti, gli esseri umani non possono sintetizzare la vitamina B de novo, rendendo l’assunzione alimentare e la sintesi da parte del microbiota intestinale fondamentali per mantenere livelli adeguati di queste vitamine.

Il ruolo del microbiota intestinale nell’utilizzo della vitamina B

Il microbiota intestinale, una comunità eterogenea di microrganismi che risiedono nel tratto digerente umano, svolge un ruolo significativo nell’utilizzo della vitamina B. I batteri intestinali sono classificati in produttori di vitamina B, che possono sintetizzare e fornire queste vitamine all’ospite, e consumatori di vitamina B, che necessitano di una fonte esterna di vitamina B per mantenere le loro funzioni fisiologiche. L’equilibrio tra questi due gruppi influenza se il microbiota intestinale agisce come fornitore o concorrente per la vitamina B.

Diversi fattori, tra cui enzimi digestivi, motilità intestinale, acidità gastrointestinale, trasportatori e proteine ​​legate, influenzano l’assorbimento della vitamina B. Questi fattori sono influenzati da varie condizioni, come le malattie infiammatorie intestinali (IBD), che possono interrompere il processo di assorbimento. Il microbiota patogeno può innescare l’IBD, mentre i probiotici possono aiutare a normalizzare la fisiologia intestinale, migliorando potenzialmente l’assorbimento della vitamina B.

Ecco una tabella dettagliata che riassume le informazioni su tutti i tipi di vitamina B:

Tipo di vitamina	Forme	Ruoli	Effetti della carenza	Dose giornaliera	Fonti	Meccanismo di assorbimento	Interazione del microbiota	Impatto sulla salute tramite il microbiota
Vitamina B1	Monocloruro di tiamina, Cloruro di tiamina, Aneurina	Cofattore nel metabolismo dei carboidrati, glicolisi, ciclo degli acidi tricarbossilici	Disfunzione cognitiva, neuropatia, malattie cardiovascolari (CVD), osteoporosi, sonnolenza, beriberi, polinevrite, sindrome di Wernicke-Korsakoff	1,1–1,2 mg	Dietetico, microbiota intestinale	Assorbito nell’intestino tenue (dietetico), assorbito nell’intestino crasso (microbiota), si basa sugli enzimi digestivi, sulla motilità intestinale, sull’acidità, sui trasportatori	Prodotto da Bacteroidetes, Fusobacteria, Prevotella, Actinobacteria, Clostridium; influenza l’assorbimento della tiamina e il pH intestinale	Influenza la composizione del microbiota intestinale, la produzione di SCFA; influenza la crescita dei batteri dipendenti dalla tiamina
Vitamina B2	Riboflavina	Precursore di FMN e FAD, metabolismo energetico, antiossidante, antinfiammatorio	Cecità notturna, cataratta, anemia, emicrania, sintomi dermatologici	1,3–1,7 mg	Latticini, verdure verdi, frutta, uova, carne	Idrolizzato dalle fosfatasi alcaline e dalle pirofosfatasi FMN/FAD, assorbito nell’intestino tenue, processo mediato dal trasportatore	Prodotto da Bacteroidetes, Fusobacteria, Proteobacteria; influenzato dalla velocità di svuotamento gastrico, malattie gastriche	Influisce sulla crescita di B. coccoides, R. intestinalis, E. faecalis; influenza la produzione di SCFA, la diversità del microbiota intestinale
Vitamina B3	Nicotinamide (NAM), Acido Nicotinico (NA)	Cofattore nella biochimica cellulare e nel metabolismo energetico, antiossidante	Pellagra (infiammazione, lesioni cutanee, diarrea, demenza), collegata a glaucoma, disturbi lipidici	5–30 μg	Endogeno (triptofano), esogeno (NAM e NA dietetici)	Assorbito nello stomaco e nell’intestino tenue superiore, meccanismo mediato dal trasportatore dipendente dal pH, diffusione passiva ad alte concentrazioni	Sintetizzato da B. fragilis, Prevotella copri, Ruminococcus lactaris, C. difficile, Bifidobacterium infantis; assorbimento influenzato dai batteri dell’acido lattico	Riduce l’infiammazione intestinale, regola la produzione di peptidi antimicrobici, influenza la produzione di SCFA
Vitamina B6	Piridossina (PN), Piridossale, Piridossamina	Cofattore nel metabolismo degli amminoacidi, degli sfingolipidi e dei carboidrati	Irritabilità neuromuscolare, neuropatia periferica, dermatite, stomatite, cheilosi, depressione del sistema immunitario, anemia sideroblastica	1,3–1,7 mg	Prodotti animali (PLP, PMP), prodotti vegetali (PNP)	Idrolizzato dalla piridossal fosfatasi, assorbito tramite diffusione passiva e sistema mediato da trasportatori, dipendente dal pH e sensibile all’amiloride	Prodotto da B. fragilis, P. copri, B. longum, C. aerofaciens, H. pylori; influenzato da farmaci, alcol, fumo, motilità intestinale, pH	Mantiene il profilo del microbiota intestinale, influenza la biosintesi dell’arginina, la sintesi proteica de novo, le funzioni cellulari
Vitamina B7	Biotina	Cofattore per le carbossilasi nel metabolismo degli acidi grassi, del glucosio e degli amminoacidi	Anomalie cutanee, disturbi neurologici, ritardo della crescita, infiammazione, perdita di appetito, glossite, dermatite forforosa, perdita di capelli	35 μg per i neonati, 150–300 μg per gli adulti	Fonti alimentari, sintesi batterica nell’intestino crasso	Assorbito nell’intestino prossimale, mediato da SMVT, sintesi batterica assorbita nell’intestino crasso	Prodotto da B. fragilis, F. varium, C. coli; assorbito nel digiuno, influenzato da batteri dell’acido lattico, infezioni intestinali, dieta ricca di grassi	Influenza l’abbondanza del microbiota intestinale, in particolare Prevotella, Bifidobacteria, Ruminococcus, Lactobacillus; influenza la produzione di SCFA
Vitamina B9	Folato	Cofattore nel metabolismo monocarbonioso, biosintesi del DNA e dell’RNA, metabolismo degli amminoacidi	Anemia megaloblastica, difetti del tubo neurale, associata a malattie cardiovascolari, tumori, morbo di Alzheimer	400 μg	Alimenti fortificati, integratori, prodotti farmaceutici	Idrolizzato in forma monoglutammato dalla glutammato carbossipeptidasi II, assorbito nel digiuno prossimale, trasportato da PCFT, subisce circolazione enteroepatica	Prodotto da Actinobacteria, Proteobacteria, Fusobacteria, Firmicutes; assorbito nel colon, influenzato dalla diversità e dalla composizione del microbiota intestinale	Aumenta la ricchezza e la diversità del microbiota intestinale, influenza la produzione di SCFA, influenza l’abbondanza di Actinobacteria e Clostridia
Vitamina B12	Cobalamina	Richiesto dalla metionina sintasi e dalla metilmalonil-CoA mutasi, coinvolte nella metilazione e nel metabolismo mitocondriale	Aumento dei livelli di tHcy (rischio di malattie cardiovascolari), deterioramento cognitivo, disturbi neurologici, osteoporosi, degenerazione maculare, fragilità	4 microgrammi	Prodotti animali, frazione minore del microbiota intestinale	Rilasciato dai trasportatori proteici dall’acido gastrico e dalla pepsina, si lega all’aptocorrina, fattori intrinseci, assorbito dall’endocitosi mediata dal recettore nell’ileo distale	Prodotto da L. reuteri, E. faecium; influenzato dalla crescita eccessiva batterica, dalla permeabilità intestinale, dalla secrezione acida, dalla competizione con l’ospite	Aumenta la diversità α, influenza l’abbondanza di Firmicutes, Bacteroidetes, Proteobacteria, influenza la produzione di SCFA, la competizione tra i microbioti

Questa tabella fornisce una panoramica completa di ciascun tipo di vitamina B, dei relativi ruoli, degli effetti della carenza, dei requisiti di assunzione giornaliera, delle fonti, dei meccanismi di assorbimento, delle interazioni con il microbiota e del loro impatto sulla salute tramite il microbiota.

Impatto dell’integrazione di vitamina B sul microbiota intestinale

L’integrazione di vitamina B può alterare i profili del microbiota intestinale, tra cui diversità, abbondanza e funzione. Dato il ruolo cruciale del microbiota intestinale nella salute umana, le interruzioni in questa comunità sono collegate a molteplici progressioni di malattie, come disturbi neurologici, malattie cardiovascolari, obesità, malattie metaboliche e malattie epatiche non alcoliche. I metaboliti del microbiota intestinale più studiati sono gli acidi grassi a catena corta (SCFA), che collegano la nutrizione della vitamina B al mantenimento dell’omeostasi intestinale e ai benefici degli organi extra-intestinali.

Vitamina B1: Tiamina e la sua relazione con il microbiota intestinale

La vitamina B1, nota anche come tiamina, è essenziale per il metabolismo dei carboidrati e per la funzione di vari enzimi. Le fonti primarie di vitamina B1 alimentare sono la tiamina pirofosfato (TPP), che viene convertita in tiamina in presenza di ATP. Gli esseri umani necessitano di un apporto continuo di tiamina a causa della sua incapacità di essere immagazzinata in forma libera, con solo piccole quantità presenti in forme fosforilate all’interno delle cellule.

Assorbimento e metabolismo

La tiamina alimentare viene assorbita principalmente nell’intestino tenue, mentre la tiamina prodotta dai microbi intestinali viene assorbita principalmente nell’intestino crasso. Il processo di assorbimento coinvolge sia la diffusione passiva che meccanismi di trasporto attivi. I trasportatori della tiamina (THTR-1 e THTR-2) facilitano l’assorbimento della tiamina, soprattutto quando la dose orale è inferiore a 5 mg. Inoltre, il microbiota intestinale può influenzare le funzioni gastrointestinali, influenzando l’assorbimento della vitamina B1.

Produzione e competizione microbica

Alcuni phyla batterici, come Bacteroidetes e Fusobacteria, sono in grado di sintetizzare TPP. Batteri come Bacteroides fragilis, Prevotella, Fusobacterium varium, Actinobacteria e Clostridium sono noti per produrre vitamina B1. Tuttavia, altri batteri, come quelli della famiglia Ruminococcaceae, non hanno il percorso di sintesi della vitamina B1 e necessitano di una fonte esterna, potenzialmente in competizione con l’ospite per questo nutriente.

Interazioni tra vitamina B1 e microbiota intestinale

La presenza di alcuni batteri intestinali può influenzare la disponibilità e l’assorbimento della vitamina B1. Ad esempio, il Clostridium botulinum può produrre tiaminasi I, un enzima che degrada la vitamina B1. L’infezione da Escherichia coli enterotossigena può ridurre l’espressione dei trasportatori di tiamina, diminuendo così l’assorbimento di tiamina. Al contrario, i batteri dell’acido lattico come Bifidobacterium, Lactobacillus, Enterococcus e Streptococcus possono produrre acidi che migliorano l’assorbimento di tiamina regolando il pH intestinale.

Influenza sulla crescita microbica e sulla produzione di SCFA

La vitamina B1 è essenziale per la crescita dei microrganismi. In assenza di tiamina, la popolazione di alcuni batteri diminuisce significativamente. L’integrazione di tiamina può migliorare la crescita dei batteri dipendenti dalla tiamina e influenzare la produzione di SCFA, come il butirrato, che è importante per la salute intestinale. Il Faecalibacterium, un importante produttore di butirrato, richiede la vitamina B1 per la conversione del piruvato in acetil coenzima, sottolineando il ruolo della vitamina nella produzione di SCFA.

Le implicazioni più ampie delle interazioni tra vitamina B e microbiota intestinale

La relazione tra vitamina B e microbiota intestinale si estende oltre la vitamina B1. Ogni tipo di vitamina B interagisce con il microbiota intestinale in modi unici, influenzando vari aspetti della salute e della malattia. Ad esempio, la vitamina B2 (riboflavina) è essenziale per la produzione di energia e la funzione cellulare, e il suo assorbimento può essere influenzato dai batteri intestinali. Allo stesso modo, la vitamina B6 (piridossina) svolge un ruolo nel metabolismo degli amminoacidi e nella sintesi dei neurotrasmettitori, con il microbiota intestinale che ne influenza la biodisponibilità.

Vitamina B e prevenzione delle malattie

Un’adeguata assunzione di vitamina B è fondamentale per prevenire una serie di malattie. Le carenze di vitamina B possono portare a disturbi neurologici, anemia e malattie cardiovascolari. La capacità del microbiota intestinale di sintetizzare e modulare i livelli di vitamina B può quindi avere implicazioni significative per la prevenzione delle malattie e la salute generale.

Salute neurologica

La vitamina B è essenziale per la salute del cervello e le carenze sono collegate al declino cognitivo e ai disturbi neurologici. Il microbiota intestinale può influenzare la disponibilità di vitamina B, influenzando così la funzione cerebrale. Ad esempio, la vitamina B12 (cobalamina) è essenziale per mantenere sane le cellule nervose e produrre DNA. La sua carenza può portare a deterioramento cognitivo e malattie neurodegenerative.

Salute cardiovascolare

La vitamina B, in particolare il folato (vitamina B9) e la vitamina B12, svolgono un ruolo nella riduzione dei livelli di omocisteina, un fattore di rischio per le malattie cardiovascolari. Il microbiota intestinale può influenzare il metabolismo e l’assorbimento di queste vitamine, influenzando la salute cardiovascolare. Gli studi hanno dimostrato che l’integrazione con queste vitamine può ridurre il rischio di malattie cardiache abbassando i livelli di omocisteina.

Salute delle ossa

La vitamina B è importante anche per la salute delle ossa. Le carenze di vitamine B6, B9 e B12 sono associate a un rischio aumentato di osteoporosi. Il ruolo del microbiota intestinale nella sintesi e modulazione dell’assorbimento di queste vitamine può quindi avere un impatto sulla salute delle ossa e sulla prevenzione dell’osteoporosi.

Ricerca attuale e direzioni future

Lo studio della vitamina B e del microbiota intestinale è un campo in rapida evoluzione. Ricerche recenti hanno evidenziato le complesse interazioni tra queste vitamine e il microbiota intestinale, con implicazioni per la salute e la malattia. Le ricerche future si concentreranno probabilmente sulla comprensione di queste interazioni in modo più dettagliato e sull’esplorazione del potenziale di interventi mirati per modulare il microbiota intestinale e migliorare lo stato della vitamina B.

Interventi probiotici e prebiotici

I probiotici e i prebiotici sono oggetto di studio per il loro potenziale di modulare il microbiota intestinale e migliorare l’assorbimento della vitamina B. I probiotici, come Lactobacillus e Bifidobacterium, possono produrre vitamina B e migliorarne la biodisponibilità. I ​​prebiotici, che sono ingredienti alimentari non digeribili, possono promuovere la crescita di batteri benefici e migliorare la sintesi e l’assorbimento della vitamina B.

Nutrizione personalizzata

I progressi nella nutrizione personalizzata probabilmente svolgeranno un ruolo nell’ottimizzazione dello stato della vitamina B e della salute intestinale. Comprendendo la composizione del microbiota intestinale di un individuo e le sue esigenze di vitamina B, è possibile sviluppare raccomandazioni dietetiche personalizzate e strategie di integrazione per migliorare i risultati di salute.

Vitamina B2

Il ruolo della vitamina B2 nella salute umana

Come precursore del flavin mononucleotide (FMN) e del flavin adenina dinucleotide (FAD), la vitamina B2 è essenziale per numerosi percorsi metabolici. La sua carenza può portare a disfunzioni multisistemiche, che si manifestano come cecità notturna, cataratta, anemia, emicranie e varie condizioni dermatologiche. Una diagnosi precoce e l’integrazione di riboflavina possono affrontare efficacemente l’ariboflavinosi, una condizione derivante dalla carenza di riboflavina. Inoltre, studi hanno dimostrato che un’adeguata assunzione di vitamina B2 è inversamente associata al cancro del colon-retto e può abbassare significativamente la pressione sanguigna nei pazienti ipertesi con il genotipo MTHFR 677TT.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B2

Le fonti alimentari eccellenti di vitamina B2 includono latticini, verdure verdi, frutta, uova e carne. L’assorbimento della riboflavina comporta la sua idrolisi da FMN e FAD da parte di fosfatasi alcaline e pirofosfatasi FMN/FAD. Gli enterociti svolgono un ruolo cruciale in questo processo, assorbendo fino a 30 mg di riboflavina per pasto attraverso un meccanismo mediato da trasportatori. Dopo l’assorbimento cellulare, la riboflavina viene fosforilata per formare FMN, che viene ulteriormente convertita in FAD. La vitamina B2 assorbita, sotto forma di riboflavina libera o FMN, viene quindi rilasciata nel sangue portale e trasportata al fegato.

Microbiota intestinale e utilizzo della vitamina B2

Una parte significativa dei batteri intestinali, tra cui quasi tutti i genomi di Bacteroidetes, Fusobacteria e Proteobacteria, possiede il percorso di sintesi de novo per la vitamina B2. Si stima che circa il 65% dei genomi batterici possa produrre vitamina B2. Ciò include ceppi come Clostridium acetobutylicum, Eremothecium ashbyii, Ashbya gossypii e Bacillus subtilis, che sono stati industrializzati per la produzione di vitamina B2. La riboflavina prodotta dal microbiota intestinale, assorbita principalmente nel colon, funge da fonte aggiuntiva di assunzione giornaliera di vitamina B2.

È interessante notare che la modifica del Lactococcus lactis per sovraesprimere i geni della biosintesi della riboflavina può trasformarlo da consumatore a produttore di vitamina B2. Nei ratti carenti di riboflavina, la somministrazione di questo ceppo modificato di L. lactis ha migliorato il loro stato di riboflavina, evidenziando l’importanza della vitamina B2 prodotta dai microbi nel mantenere livelli adeguati di questa vitamina.

Influenza del microbiota intestinale sull’assorbimento della vitamina B2

Il microbiota intestinale può alterare le condizioni fisiologiche e patologiche del tratto gastrointestinale, influenzando così l’assorbimento della vitamina B2. Ad esempio, è stato segnalato che una velocità di svuotamento gastrico ridotta migliora la biodisponibilità della riboflavina. Alcune specie batteriche, come Lactobacillus reuteri e Lactobacillus gasseri OLL2716, possono rallentare la velocità di svuotamento gastrico, migliorando potenzialmente l’assorbimento della vitamina B2.

Al contrario, la presenza di Helicobacter pylori nei pazienti con cancro gastrico è stata associata a livelli plasmatici inferiori di vitamina B2 rispetto ai pazienti senza infezioni. I batteri dell’acido lattico, che sono usati come trattamenti complementari per l’infiammazione intestinale, hanno dimostrato di essere efficaci nel sopprimere o prevenire l’infezione da H. pylori. Questi risultati suggeriscono che il microbiota intestinale può influenzare l’assorbimento della vitamina B2 alterando la velocità di svuotamento gastrico e la progressione delle malattie gastriche.

Effetti indiretti della vitamina B2 sulla salute attraverso il microbiota intestinale

L’integrazione di vitamina B2 può avere un impatto significativo sulla composizione e la diversità del microbiota intestinale. Ad esempio, studi in vitro hanno dimostrato che la riboflavina stimola la crescita di batteri anaerobici come Blautia coccoides, Roseburia intestinalis ed Enterococcus faecalis. Nei topi, è stato riportato che il ripristino della vitamina B2 altera la composizione e la diversità beta del microbiota intestinale. L’integrazione di vitamina B2 mirata al colon per tre settimane ha migliorato la diversità alfa del microbiota intestinale in volontari sani, sebbene effetti simili non siano stati osservati in pazienti con morbo di Crohn.

Interventi clinici hanno dimostrato che l’integrazione di vitamina B2 può aumentare l’abbondanza relativa di batteri benefici come Faecalibacterium prausnitzii in individui sani. Inoltre, è stato dimostrato che l’integrazione combinata di vitamina B2 e vitamina C riduce il numero di Proteobacteria aumentando il numero di Firmicutes e diminuendo il numero di Bacteroidetes. L’abbondanza relativa di Streptococcus è stata anche correlata negativamente con l’assunzione alimentare di vitamina B2, il che suggerisce che un’assunzione giornaliera sufficiente di riboflavina potrebbe proteggere dalle infezioni da streptococco.

Nei volontari con emicrania, l’integrazione giornaliera di riboflavina ha aumentato l’abbondanza di batteri anaerobici come Roseburia e F. prausnitzii, riducendo al contempo l’abbondanza di E. coli. Questi risultati sottolineano il potenziale della vitamina B2 nel modulare la composizione del microbiota intestinale, che a sua volta può influenzare vari risultati sulla salute.

Produzione di vitamina B2 e acidi grassi a catena corta (SCFA)

La vitamina B2 svolge un ruolo fondamentale nella produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA) da parte del microbiota intestinale. È un componente del complesso flavoproteico di trasferimento di elettroni della butirril-CoA deidrogenasi, che è coinvolto nella produzione di butirrato. La concentrazione di SCFA prodotti da isolati intestinali umani dipende dalla presenza di vitamina B2. In un modello di topi con deplezione-replezione della vitamina B2, il contenuto di SCFA cecali è stato significativamente aumentato dalla replezione della riboflavina.

Faecalibacterium prausnitzii, un importante produttore di butirrato, ha mostrato una maggiore abbondanza a seguito di un’integrazione di vitamina B2 di due settimane in individui sani. Il butirrato è essenziale per il mantenimento della salute intestinale ed è stato collegato a vari benefici per la salute, tra cui effetti antinfiammatori e il mantenimento dell’integrità della barriera intestinale. Uno studio randomizzato ha dimostrato che la produzione di butirrato è aumentata significativamente nei gruppi trattati con 50 e 100 mg/die di vitamina B2, evidenziando il ruolo della vitamina nel promuovere la produzione di SCFA.

Implicazioni per la salute e la malattia

Le interazioni tra vitamina B2 e microbiota intestinale hanno implicazioni di vasta portata per la salute e la prevenzione delle malattie. Un’adeguata assunzione di riboflavina può aiutare a prevenire una serie di problemi di salute, tra cui disturbi neurologici, malattie cardiovascolari e alcuni tipi di cancro. La comprensione di queste interazioni può portare a migliori strategie e interventi dietetici volti a migliorare i risultati di salute.

Salute neurologica

La vitamina B2 è essenziale per la salute del cervello e la sua carenza è collegata a disturbi neurologici come emicranie e declino cognitivo. Il microbiota intestinale può influenzare la biodisponibilità della riboflavina, influenzando così la funzione cerebrale. È stato dimostrato che l’integrazione con vitamina B2 aumenta l’abbondanza di batteri benefici, il che può contribuire a migliorare la salute neurologica.

Salute cardiovascolare

La riboflavina svolge un ruolo nella riduzione dei livelli di omocisteina, un fattore di rischio per le malattie cardiovascolari. Il microbiota intestinale può influenzare il metabolismo e l’assorbimento della riboflavina, influenzando la salute cardiovascolare. Gli studi hanno dimostrato che l’integrazione di riboflavina può abbassare la pressione sanguigna e ridurre il rischio di malattie cardiache, in particolare negli individui con il genotipo MTHFR 677TT.

Prevenzione del cancro

Un’adeguata assunzione di vitamina B2 è stata inversamente associata al rischio di cancro colorettale. La capacità del microbiota intestinale di sintetizzare e modulare i livelli di riboflavina può avere implicazioni significative per la prevenzione del cancro. Influenzando la composizione e la funzione del microbiota intestinale, la riboflavina può aiutare a proteggere dallo sviluppo del cancro colorettale.

Salute delle ossa

La riboflavina è importante anche per la salute delle ossa e la sua carenza è stata associata a un rischio aumentato di osteoporosi. Il ruolo del microbiota intestinale nella sintesi e modulazione dell’assorbimento della riboflavina può avere un impatto sulla salute delle ossa e sulla prevenzione dell’osteoporosi.

Vitamina B3: Nicotinamide e Acido Nicotinico nella Salute Umana

La vitamina B3, composta da nicotinamide (NAM) e acido nicotinico (NA), è essenziale per numerose funzioni fisiologiche. Questi composti fungono da precursori del nicotinamide adenina dinucleotide (NAD) e del nicotinamide adenina dinucleotide fosfato (NADP), che sono cruciali per la biochimica cellulare e il metabolismo energetico. La vitamina B3 mostra potenti proprietà antiossidanti che proteggono le membrane cellulari nel cervello, rendendola utile nella gestione delle malattie neurodegenerative. Ad esempio, la carenza di NAD correlata all’età nella retina è stata collegata al glaucoma negli anziani e l’integrazione orale di vitamina B3 può alleviare i sintomi. La pellagra, caratterizzata da infiammazione delle mucose, lesioni cutanee, diarrea e demenza, è una malattia ben nota derivante dalla carenza di vitamina B3. Inoltre, la NA è comunemente utilizzata per trattare i disturbi lipidici.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B3

La vitamina B3 può essere ricavata sia endogenamente che esogenamente. Endogenamente, è sintetizzata dal triptofano, mentre le fonti esogene includono NAM e NA dietetici. NAM si trova prevalentemente nei prodotti animali, mentre NA è più prevalente negli alimenti di origine vegetale come i fagioli. La ricerca sulle cellule epiteliali intestinali Caco-2 di origine umana e sulle vescicole di membrana a orletto a spazzola purificate ha identificato un meccanismo dipendente dal pH acido e mediato dal trasportatore per l’assorbimento di NA entro l’intervallo fisiologico delle concentrazioni di niacina. L’assorbimento di NA avviene nello stomaco e nell’intestino tenue superiore tramite co-trasportatori di protoni e antiporti di anioni. Inoltre, la vitamina B3 può essere assorbita tramite diffusione passiva a concentrazioni più elevate.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B3

Diverse specie microbiche intestinali possono sintetizzare la vitamina B3 dal triptofano. Questi batteri includono Bacteroides fragilis, Prevotella copri, Ruminococcus lactaris, Clostridium difficile, Bifidobacterium infantis, Helicobacter pylori e Fusobacterium varium. Studi hanno dimostrato che l’assorbimento di NA da parte delle cellule Caco-2 aumenta con una diminuzione del pH extracellulare da 8,0 a 5,0. Dato che l’assorbimento della vitamina B3 è dipendente dal pH, i batteri dell’acido lattico come Bifidobacterium, Lactobacillus, Enterococcus e Streptococcus possono alterare l’acidità intestinale, influenzando così l’assorbimento di NA.

Ruolo indiretto della vitamina B3 sulla salute umana tramite il microbiota intestinale

Il ruolo esatto della vitamina B3 sul microbiota intestinale non è completamente compreso. Tuttavia, la ricerca ha indicato che un basso apporto dietetico di NA è associato a una ridotta diversità alfa e a una ridotta abbondanza di Bacteroidetes nei microbiomi dei soggetti obesi. Per affrontare questo problema, sono state sviluppate microcapsule a rilascio ritardato mirate alla regione ileocolonica per fornire vitamina B3 direttamente al microbioma, evitando così gli effetti collaterali avversi di NA. Queste microcapsule aumentano significativamente l’abbondanza di Bacteroidetes nell’intestino umano.

NA svolge un ruolo cruciale nel mantenimento dell’omeostasi intestinale, nella riduzione dell’infiammazione intestinale e nella regolazione della produzione di peptidi antimicrobici intestinali. È stato dimostrato che l’integrazione con NA aumenta la produzione di acetato riducendo al contempo i rapporti di propionato/acetato e butirrato/acetato nel contenuto del colon dei suinetti, indicando un effetto benefico sulla produzione di SCFA.

Produzione di vitamina B3 e SCFA

L’influenza della vitamina B3 sulla produzione di SCFA è significativa. Gli SCFA, tra cui acetato, propionato e butirrato, sono essenziali per il mantenimento della salute intestinale e hanno vari effetti sistemici. L’aumento della produzione di acetato e i rapporti alterati di SCFA con l’integrazione di NA suggeriscono che la vitamina B3 può modulare il microbiota intestinale per produrre un profilo SCFA più favorevole, che può avere benefici antinfiammatori e metabolici.

Vitamina B3 nelle applicazioni cliniche

Il potenziale terapeutico della vitamina B3 si estende oltre i suoi ruoli tradizionali. Il suo coinvolgimento nella neuroprotezione, come dimostrato nei modelli di glaucoma, evidenzia la sua importanza nelle condizioni legate all’invecchiamento. Inoltre, il suo ruolo nel trattamento dei disturbi lipidici la rende un nutriente versatile nella gestione della salute cardiovascolare. Lo sviluppo di sistemi di rilascio mirati, come le microcapsule a rilascio ritardato, rappresenta un approccio innovativo per massimizzare i benefici della vitamina B3 riducendo al minimo gli effetti collaterali.

Lacune nella ricerca e direzioni future

Sebbene l’attuale comprensione delle interazioni tra vitamina B3 e microbiota intestinale stia avanzando, permangono diverse lacune. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sulla spiegazione dei meccanismi precisi con cui la vitamina B3 modula la composizione e la funzione del microbiota intestinale. Inoltre, gli effetti a lungo termine dell’integrazione di vitamina B3 sulla salute intestinale e sui risultati di salute sistemica necessitano di ulteriori indagini. Comprendere queste dinamiche sarà fondamentale per sviluppare strategie nutrizionali personalizzate e terapie mirate che sfruttino i benefici della vitamina B3 per risultati di salute ottimali.

Vitamina B5

La vitamina B5, nota anche come acido pantotenico, è un nutriente essenziale che svolge un ruolo cruciale in varie funzioni fisiologiche. Presente in una varietà di prodotti vegetali e animali, nonché nei cereali non lavorati, questa vitamina è vitale per la salute umana. Dopo l’ingestione, la vitamina B5 viene convertita in pantetina e quindi in acetil CoA e proteina trasportatrice di acile, che sono fondamentali per il metabolismo energetico e la sintesi degli ormoni surrenali. Questo articolo approfondisce i meccanismi biochimici della vitamina B5, il suo ruolo nel metabolismo energetico, l’impatto della sua carenza e i suoi potenziali effetti terapeutici, in particolare per quanto riguarda la salute intestinale e la stitichezza.

Meccanismi biochimici della vitamina B5

Conversione e funzione

La vitamina B5 da fonti alimentari viene convertita in pantetina e successivamente in Acetil CoA e proteina trasportatrice di acile. Questi composti sono parte integrante del metabolismo dei grassi e dei carboidrati, facilitandone la conversione in energia. L’Acetil CoA, in particolare, è una molecola centrale nella produzione di energia, che agisce come substrato nel ciclo dell’acido citrico (ciclo di Krebs) che produce ATP, la principale valuta energetica della cellula. Inoltre, l’Acetil CoA è fondamentale per la biosintesi degli ormoni steroidei, tra cui il cortisolo, che viene prodotto nella corteccia surrenale. Ciò evidenzia l’importanza della vitamina B5 nel mantenimento della funzionalità surrenale e della salute metabolica generale.

Metabolismo energetico

L’acetil CoA svolge un ruolo fondamentale nel ciclo dell’acido citrico, dove si combina con l’ossalacetato per formare citrato, dando inizio a una serie di reazioni che producono ATP. Questo processo è essenziale per sostenere il fabbisogno energetico delle cellule. La proteina trasportatrice di acile, un altro derivato della vitamina B5, è coinvolta nella sintesi degli acidi grassi, che sono componenti cruciali delle membrane cellulari e delle molecole di segnalazione.

Funzione surrenale

La vitamina B5 è anche coinvolta nella produzione di ormoni surrenali come il cortisolo. Il cortisolo è un ormone steroideo che regola un’ampia gamma di processi in tutto il corpo, tra cui il metabolismo e la risposta immunitaria. La carenza di vitamina B5 può compromettere la funzione surrenale, portando a una ridotta produzione di cortisolo e potenzialmente contribuendo a condizioni come l’insufficienza surrenale.

Carenza di vitamina B5

Sintomi e conseguenze

La carenza di vitamina B5 è associata a una serie di sintomi, tra cui mal di testa, affaticamento e sensazione di debolezza. In uno studio, volontari sani nutriti con una dieta semisintetica priva di acido pantotenico per nove settimane hanno sviluppato segni subclinici di affaticamento e apatia senza sintomi clinici evidenti. Ciò indica che anche lievi carenze possono avere un impatto sui livelli di energia e sul benessere generale. Inoltre, bassi livelli sierici di vitamina B5 sono stati collegati a un’incidenza aumentata di ipertensione, evidenziandone il ruolo nella salute cardiovascolare.

Artrite reumatoide

È stato osservato che i pazienti con artrite reumatoide hanno livelli ematici più bassi di acido pantotenico e la gravità della malattia è correlata negativamente ai livelli di vitamina B5. Ciò suggerisce che la vitamina B5 potrebbe svolgere un ruolo nella modulazione delle risposte infiammatorie e potrebbe essere un potenziale bersaglio terapeutico per la gestione dell’artrite reumatoide.

Rilascio e assorbimento della vitamina B5 nella dieta

Fonti e meccanismi di assorbimento

Il tratto intestinale è esposto alla vitamina B5 da due fonti primarie: assunzione alimentare e sintesi batterica nell’intestino. La vitamina B5 alimentare esiste principalmente sotto forma di coenzima A, che viene idrolizzato in panteteina dalla fosfatasi alcalina. La panteteina viene quindi rapidamente convertita in forme assorbibili di acido pantotenico dall’enzima panteteinasi nel lume intestinale. Questa conversione è essenziale per l’assorbimento efficace della vitamina B5.

A basse concentrazioni luminali, l’acido pantotenico libero viene trasportato attivamente tramite il trasportatore multivitaminico sodio-dipendente (SMVT, SLC5A6). A concentrazioni più elevate, si verifica una diffusione passiva, senza differenze significative nella velocità di trasporto attraverso diversi segmenti dell’intestino. Sebbene vi siano alcune prove che suggeriscono che la vitamina B5 sintetizzata dai batteri nell’intestino crasso possa essere assorbita anche tramite il sistema SMVT, mancano attualmente prove dirette di questo meccanismo.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B5

Batteri che producono e consumano vitamina B5

Il microbiota intestinale svolge un ruolo significativo nell’utilizzo della vitamina B5. Alcuni batteri, come Escherichia coli e Salmonella typhimurium, sono in grado di sintetizzare la vitamina B5. L’E. coli può utilizzare l’aspartato e i metaboliti intermedi della biosintesi della valina come substrati per la produzione di vitamina B5. Analogamente, la Salmonella typhimurium produce pantotenato dall’alfa-chetoisovalerato utilizzando enzimi specifici.

D’altro canto, alcuni batteri, come Lactobacillus helveticus, Streptococcus ed Enterococcus faecalis, non producono vitamina B5 e ne hanno bisogno per la loro crescita. Questi batteri potrebbero competere con l’ospite per la vitamina B5 disponibile, potenzialmente influenzando lo stato di vitamina B5 dell’ospite.

Effetti regolatori del microbiota intestinale

L’effetto regolatore del microbiota intestinale sull’assorbimento della vitamina B5 non è completamente compreso. Tuttavia, numerose prove suggeriscono che l’utilizzo della vitamina B5 sintetizzata dai batteri dipende dal microbiota intestinale, specialmente in condizioni di carenza di vitamina B5. Le sostanze chimiche contenenti gruppi funzionali sulfonamidici, come succinilsulfatiazolo e sulfatiazolo, possono alterare la composizione e la funzione del microbiota intestinale. Studi hanno dimostrato che topi e ratti che consumano una dieta carente di vitamina B5 e ricevono succinilsulfatiazolo mostrano segni di carenza di acido pantotenico, indicando il ruolo critico del microbiota intestinale nel metabolismo della vitamina B5.

Ruolo indiretto della vitamina B5 sulla salute umana mediato dal microbiota intestinale

Effetti sulla composizione microbica

L’integrazione alimentare di vitamina B5 può influenzare la composizione del microbiota intestinale. Ad esempio, è stato dimostrato che un aumento dell’assunzione di vitamina B5 aumenta l’abbondanza relativa di Prevotella e Actinobacteria e diminuisce l’abbondanza di Bacteroides nelle donne che allattano. Questi cambiamenti suggeriscono un potenziale ruolo della vitamina B5 nella modulazione del microbioma intestinale, che potrebbe avere varie implicazioni per la salute.

Studi sperimentali

In studi sperimentali, sono stati osservati effetti non lineari della vitamina B5 sulla diversità e l’abbondanza del microbiota intestinale. Ad esempio, nel pesce, una dieta integrata con 26,0 mg/kg di vitamina B5 ha aumentato la diversità e l’abbondanza del microbiota intestinale rispetto ad altri livelli di integrazione di vitamina B5. Questi risultati indicano che livelli ottimali di vitamina B5 possono supportare un microbiota intestinale sano e diversificato, essenziale per la salute generale.

Vitamina B5 e salute intestinale

Meccanismi nei problemi di stitichezza e di evacuazione

La vitamina B5 svolge un ruolo significativo nel mantenimento della salute intestinale, in particolare nell’affrontare problemi di stitichezza ed evacuazione. I meccanismi esatti con cui la vitamina B5 allevia queste condizioni sono complessi e coinvolgono molteplici processi fisiologici.

Motilità intestinale

Uno dei modi principali in cui la vitamina B5 influenza la salute intestinale è attraverso il suo ruolo nel metabolismo energetico. L’acetil CoA, derivato dalla vitamina B5, è fondamentale per la produzione di ATP, che alimenta la contrazione dei muscoli lisci nella parete intestinale. Queste contrazioni, note come peristalsi, sono essenziali per spostare il contenuto dell’intestino verso il retto per l’evacuazione. Livelli adeguati di vitamina B5 assicurano una sufficiente produzione di ATP, supportando una peristalsi efficace e prevenendo la stitichezza.

Supporto del sistema nervoso

La vitamina B5 è anche coinvolta nella sintesi dell’acetilcolina, un neurotrasmettitore che svolge un ruolo chiave nel sistema nervoso autonomo, che controlla la motilità intestinale. L’acetilcolina stimola le contrazioni muscolari nel tratto digerente, facilitando il movimento di cibo e rifiuti. Pertanto, livelli adeguati di vitamina B5 sono necessari per il corretto funzionamento del sistema nervoso e il mantenimento di movimenti intestinali regolari.

Microbiota intestinale e acidi grassi a catena corta

Il microbiota intestinale fermenta le fibre alimentari per produrre acidi grassi a catena corta (SCFA) come acetato, propionato e butirrato. Questi SCFA servono come fonte di energia per i colonociti (cellule che rivestono il colon) e promuovono la salute intestinale. La vitamina B5 supporta la crescita di batteri intestinali benefici che producono SCFA, migliorando così la funzionalità e la regolarità intestinale.

Effetti antinfiammatori

La vitamina B5 ha proprietà antinfiammatorie che possono giovare alla salute intestinale. L’infiammazione nell’intestino può interrompere la normale motilità e portare a condizioni come la sindrome dell’intestino irritabile (IBS) e la stitichezza cronica. Modulando le risposte infiammatorie, la vitamina B5 può aiutare a mantenere un ambiente intestinale sano che favorisce i movimenti intestinali regolari.

Evidenze cliniche e potenziale terapeutico

Studi sulla vitamina B5 e la salute intestinale

Diversi studi clinici hanno indagato gli effetti della vitamina B5 sulla salute intestinale, in particolare il suo ruolo nell’alleviare la stitichezza. Ad esempio, la ricerca ha dimostrato che l’integrazione di vitamina B5 può migliorare la frequenza dei movimenti intestinali e ridurre i sintomi della stitichezza in individui con un apporto alimentare inadeguato di questa vitamina.

Applicazioni terapeutiche

Dato il ruolo essenziale della vitamina B5 nel metabolismo energetico, nella sintesi dei neurotrasmettitori e nella modulazione del microbiota intestinale, ha un potenziale come agente terapeutico per il trattamento della stitichezza e di altri disturbi gastrointestinali correlati. L’integrazione con vitamina B5 può essere particolarmente utile per gli individui con carenze o per coloro che hanno condizioni che compromettono l’assorbimento o l’utilizzo di questa vitamina.

Sicurezza e dosaggio

La vitamina B5 è generalmente considerata sicura, con un basso rischio di tossicità. L’assunzione giornaliera raccomandata per gli adulti è di circa 5 mg, ma dosi più elevate possono essere utilizzate terapeuticamente sotto supervisione medica. È importante consultare gli operatori sanitari prima di iniziare qualsiasi regime di integrazione, soprattutto nel contesto della gestione di condizioni di salute specifiche.

La vitamina B2, nota anche come riboflavina, svolge un ruolo fondamentale in molteplici processi biologici, tra cui reazioni redox, metabolismo energetico e sintesi e attivazione di altre vitamine come B6 e B9. La sua importanza nel mantenimento della salute generale è sottolineata dal suo coinvolgimento nei meccanismi antiossidanti e antinfiammatori. Questo articolo approfondisce l’intricata relazione tra vitamina B2 e microbiota intestinale, esaminando come questa interazione influenzi la salute e le malattie umane.

Vitamina B6: Piridossina e le sue interazioni con il microbiota intestinale

La vitamina B6 comprende un gruppo di composti con strutture definite, tra cui piridossina (PN), piridossale e piridossamina, insieme ai loro derivati ​​fosforilati. Questi composti sono cruciali per numerose reazioni metaboliche nel corpo umano. Nonostante la sua importanza, la vitamina B6 non può essere sintetizzata endogenamente e deve essere ottenuta da fonti alimentari. I prodotti animali contengono in genere piridossale 5′-fosfato (PLP) e piridossamina 5′-fosfato, mentre la piridossina 5′-fosfato (PNP) è più diffusa negli alimenti di origine vegetale. L’assunzione giornaliera raccomandata di vitamina B6 per gli adulti è compresa tra 1,3 e 1,7 mg. PLP, la principale forma attiva della vitamina B6, agisce come cofattore per molti enzimi coinvolti nel metabolismo degli amminoacidi, nella biosintesi e degradazione degli sfingolipidi e nel metabolismo dei carboidrati. La carenza di vitamina B6 può portare a vari problemi di salute, tra cui irritabilità neuromuscolare, neuropatia periferica, dermatite, stomatite, cheilosi, depressione del sistema immunitario e anemia sideroblastica. Inoltre, la vitamina B6 svolge un ruolo nella funzione cognitiva e nella salute cardiovascolare e fornisce protezione contro le specie reattive dell’ossigeno.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B6

La vitamina B6 alimentare, principalmente nella sua forma fosforilata, viene idrolizzata dalla piridossal fosfatasi nel lume intestinale prima dell’assorbimento. Tradizionalmente, si riteneva che la vitamina B6 venisse assorbita tramite diffusione passiva. Tuttavia, studi recenti, compresi quelli sulle cellule Caco-2, hanno dimostrato l’esistenza di un sistema specializzato, mediato da trasportatori, per l’assorbimento della piridossina. Questo sistema è dipendente dal pH e sensibile all’amiloride, indicando che vari fattori extracellulari e intracellulari possono influenzare l’assorbimento della vitamina B6. Ad esempio, Said et al. hanno dimostrato che l’assorbimento di PN nelle cellule epiteliali intestinali è dipendente dal pH e sensibile all’amiloride, suggerendo un complesso meccanismo di regolazione per l’assorbimento della vitamina B6.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B6

Gli esseri umani ottengono la vitamina B6 sia da fonti alimentari che dal microbiota intestinale. Diversi batteri intestinali, tra cui Bacteroides fragilis, Prevotella copri, Bifidobacterium longum, Collinsella aerofaciens e Helicobacter pylori, sono in grado di sintetizzare la vitamina B6. Questi batteri utilizzano due percorsi biosintetici: il percorso dipendente dal deossisilulosio 5-fosfato (DPX) per PLP e il percorso indipendente dal DPX per PNP. La capacità del microbiota intestinale di produrre vitamina B6 aiuta a integrare l’assunzione alimentare, garantendo livelli adeguati di questo nutriente vitale.

In condizioni normali, le fonti alimentari e microbiche forniscono generalmente una quantità sufficiente di vitamina B6. Tuttavia, alcuni fattori, come l’uso di droghe, il consumo di alcol e il fumo, possono interrompere l’assorbimento della vitamina B6 alterando la motilità gastrointestinale e riducendo la biodisponibilità. Questi fattori possono anche influenzare la composizione del microbiota intestinale, portando a cambiamenti nella biosintesi e nell’assorbimento della vitamina B6. Ad esempio, gli individui magri tendono ad avere un microbiota intestinale che è maggiormente coinvolto nella biosintesi della vitamina B6, offrendo una quantità maggiore di vitamina per l’assorbimento.

Impatto del microbiota intestinale sull’assorbimento della vitamina B6

L’assorbimento della vitamina B6 è strettamente legato al pH del lume intestinale. I batteri dell’acido lattico, come Bifidobacterium, Lactobacillus, Enterococcus e Streptococcus, possono produrre acido per abbassare il pH intestinale, influenzando così l’assorbimento della vitamina B6. Anche la fosfatasi alcalina, un enzima coinvolto nell’idrolisi della vitamina B6, svolge un ruolo in questo processo e può influenzare la crescita del microbiota intestinale. L’interazione tra fosfatasi alcalina e microbiota intestinale è complessa e giustifica ulteriori indagini per comprendere appieno il suo impatto sull’assorbimento della vitamina B6.

Ruolo indiretto della vitamina B6 sulla salute umana attraverso il microbiota intestinale

Nell’intestino, la vitamina B6 funge da nutriente essenziale per il microbiota intestinale. Alcuni batteri, in particolare quelli del phylum Firmicutes (ad esempio, Veillonella, Ruminococcus, Faecalibacterium e Lactobacillus spp.), non riescono a biosintetizzare la vitamina B6 e si affidano a fonti esogene dal tratto intestinale. La quantità di vitamina B6 assorbita dal cibo può influenzare la composizione del microbiota intestinale, con un apporto alimentare più elevato associato a una maggiore ricchezza e uniformità del microbiota.

La ricerca ha dimostrato che la carenza di vitamina B6 può alterare la composizione del microbiota intestinale e influenzare le funzioni metaboliche. Ad esempio, uno studio che ha utilizzato un modello di ratto con carenza di vitamina B6 ha rilevato una biosintesi compromessa dell’arginina e un metabolismo interrotto della vitamina B6. L’arginina è fondamentale per la sintesi proteica e agisce come precursore di varie molecole legate alla funzione cellulare, come l’ossido nitrico. Una carenza di vitamina B6 può interferire con la sintesi proteica dell’ospite e le funzioni cellulari correlate, portando a cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale.

La vitamina B6 prodotta dal microbiota intestinale non è sufficiente a soddisfare tutte le esigenze del microbiota, con conseguenti cambiamenti nella composizione del microbiota. Ad esempio, uno studio ha riportato che la carenza di vitamina B6 nei ratti ha portato a significative alterazioni nella composizione del microbiota intestinale e nei suoi percorsi metabolici, sottolineando l’importanza di un’adeguata assunzione di vitamina B6 per il mantenimento di un microbioma intestinale sano.

In conclusione, la vitamina B6 è essenziale per numerose funzioni fisiologiche e la sua interazione con il microbiota intestinale svolge un ruolo cruciale nel mantenimento della salute generale. Un’adeguata assunzione alimentare di vitamina B6 e la comprensione della complessa interazione tra vitamina B6 e microbiota intestinale possono aiutare a ottimizzare i risultati di salute e prevenire le carenze. Sono necessarie ulteriori ricerche per esplorare i meccanismi dettagliati dell’assorbimento della vitamina B6 e il suo impatto sul microbiota intestinale e sulla salute umana.

Vitamina B7: il ruolo della biotina nella salute umana e nel microbiota intestinale

La vitamina B7, comunemente nota come biotina, funge da cofattore per molteplici carbossilasi coinvolte nel metabolismo degli acidi grassi, del glucosio e degli amminoacidi. La biotina è sintetizzata esclusivamente da piante e microbiota come batteri e lieviti, quindi la biotina prodotta dal microbiota intestinale nell’intestino crasso umano contribuisce in modo significativo al fabbisogno nutrizionale giornaliero. L’assunzione giornaliera raccomandata di biotina è di 35 μg per i neonati e di 150-300 μg per gli adulti. In particolare, la biotina è relativamente non tossica, anche a dosi superiori a 60 mg/giorno per diversi mesi.

La biotina svolge un ruolo essenziale nella normale funzione immunitaria, mantenendo l’integrità e l’omeostasi della mucosa intestinale e promuovendo la salute della pelle. Presenta inoltre proprietà antinfiammatorie inibendo l’attivazione di NF-κB. Una grave carenza di biotina può portare ad anomalie cutanee, disturbi neurologici e ritardo della crescita, con sintomi tra cui infiammazione, perdita di appetito, glossite, dermatite forforosa e perdita di capelli. L’integrazione terapeutica di biotina può migliorare la perdita di capelli e prevenire la perdita di capelli seborroica e i capelli grigi giovanili in caso di carenza di biotina. Sebbene gli effetti neurolettici della biotina non siano stati definitivamente dimostrati, ha dimostrato effetti benefici nel trattamento della depressione e dell’insonnia.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B7

Gli esseri umani ottengono la biotina sia da fonti alimentari che dalla sintesi batterica nell’intestino crasso. La biotina alimentare esiste in forma libera o legata alle proteine. La biotina legata alle proteine ​​ingerita attraverso la dieta viene inizialmente scomposta dalle proteasi e dalle peptidasi gastrointestinali in biocitina (biotinil-l-lisina) e biotina-oligopeptidi. Questi prodotti vengono ulteriormente elaborati nel lume intestinale per rilasciare la biotina libera prima dell’assorbimento. La biotina libera viene rapidamente assorbita nell’intestino prossimale, mediata dal trasportatore multivitaminico sodio-dipendente (SMVT), che trasporta anche la vitamina B5 e i lipoati antiossidanti. Nell’intestino, SMVT è espresso esclusivamente sulla membrana apicale delle cellule assorbenti intestinali polarizzate, rendendolo l’unico sistema di assorbimento della biotina nell’intestino dei mammiferi.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B7

Il microbiota normale dell’intestino crasso sintetizza quantità sostanziali di biotina. Il microbiota che produce vitamina B7 include Bacteroides fragilis, Fusobacterium varium e Campylobacter coli. Al contrario, i batteri che consumano vitamina B7 devono ottenere biotina dall’ambiente per sostenere le loro funzioni, poiché non hanno i percorsi biosintetici per la produzione di biotina. Ad esempio, le specie di Lactobacillus possiedono geni che consentono loro di acquisire biotina dal loro ambiente.

Il corpo umano non può produrre biotina, quindi fa affidamento su fonti alimentari e biotina derivata dal microbiota. L’assenza di microbiota intestinale può influenzare negativamente i livelli di biotina circolanti. Ad esempio, i modelli di roditori hanno mostrato un trasporto di biotina migliorato in condizioni di pH intestinale ridotto. Poiché i batteri dell’acido lattico, tra cui Bifidobacterium, Lactobacillus, Enterococcus e Streptococcus, producono acido lattico e riducono l’acidità intestinale locale, si suggerisce che l’integrazione con questi batteri potrebbe migliorare l’assorbimento di biotina. Le infezioni intestinali, come quelle causate da Salmonella enterica sierotipo Typhi, riducono significativamente l’assorbimento di biotina. Inoltre, i topi obesi con diete ricche di grassi presentano profili di microbiota intestinale alterati, che portano a un minor numero di microbi che esprimono geni per la sintesi di biotina e con conseguente riduzione della sintesi di biotina e livelli di biotina plasmatica inferiori.

Ruolo indiretto della vitamina B7 sulla salute umana tramite il microbiota intestinale

La carenza di biotina può influenzare la composizione del microbiota intestinale. I batteri che consumano biotina con trasportatori di biotina liberi, come Prevotella, Bifidobacteria, Ruminococcus e Lactobacillus, necessitano di biotina per mantenere le loro funzioni. Una carenza di biotina può portare a uno squilibrio in queste popolazioni batteriche. Ad esempio, è stato segnalato che la privazione di vitamina B7 causa disregolazione intestinale e crescita eccessiva di Lactobacillus murinus. Ciò indica che mantenere livelli adeguati di biotina è fondamentale per sostenere un microbioma intestinale sano ed equilibrato, che a sua volta supporta la salute generale.

L’influenza della biotina sul microbiota intestinale si estende al suo impatto sull’espressione genica batterica e sulle attività metaboliche. Ad esempio, l’integrazione di biotina può migliorare la produzione di metaboliti benefici e supportare la crescita di specie batteriche benefiche. Questa interazione sottolinea l’importanza della biotina non solo come nutriente ma anche come modulatore della composizione e della funzione del microbiota intestinale.

La ricerca sulle complesse relazioni tra biotina e microbiota intestinale continua a scoprire nuove intuizioni su come questa vitamina supporti la salute attraverso i suoi effetti sul microbioma. Comprendere questi meccanismi può aiutare a sviluppare strategie nutrizionali e terapeutiche mirate per ottimizzare i livelli di biotina e promuovere la salute intestinale e generale.

Vitamina B9: il ruolo cruciale del folato nella salute umana e nel microbiota intestinale

La vitamina B9, comunemente nota come folato, è un micronutriente vitale necessario per la sintesi e la regolazione funzionale di varie biomacromolecole negli esseri umani. Negli alimenti fortificati, negli integratori e nei prodotti farmaceutici, il folato è presente come acido folico sintetico. La vitamina B9 è un cofattore critico nel metabolismo monoatomico, che svolge un ruolo significativo nelle reazioni di metilazione, nella biosintesi del DNA e dell’RNA e nel metabolismo degli amminoacidi. La carenza di vitamina B9 può portare ad anemia megaloblastica a causa della maturazione inibita dei precursori eritropoietici ed è anche associata a difetti del tubo neurale. Inoltre, livelli inadeguati di vitamina B9 sono collegati alla patogenesi di diverse malattie croniche, tra cui le malattie cardiovascolari (CVD), vari tumori (come il cancro del colon-retto, della prostata e del seno) e il morbo di Alzheimer.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B9

Il folato naturale e l’acido folico sintetico subiscono processi di assorbimento simili. Negli alimenti, la vitamina B9 si presenta tipicamente come folato poliglutammato, che viene idrolizzato nella forma monoglutammato dalla glutammato carbossipeptidasi II prima di essere assorbito nella parte prossimale del digiuno. La forma monoglutammato viene quindi trasportata dal trasportatore di folato accoppiato a protoni (PCFT) attraverso la membrana apicale degli enterociti. Dopo l’assorbimento, la vitamina B9 viene metabolizzata in 5-metil-tetraidrofolato negli enterociti dalla diidrofolato reduttasi e trasportata nella vena porta dalla proteina associata alla resistenza multifarmaco (MRP). La vitamina B9 può anche subire la circolazione enteroepatica, dove viene scaricata nella bile e riassorbita nell’intestino. Il folato sintetizzato dai batteri può essere assorbito nel colon, che è ricco di PCFT per l’assorbimento della vitamina B9. Anche enzimi come la folato idrolasi, la γ-glutamil idrolasi e la folato idrolasi 2, che favoriscono l’assorbimento della vitamina B9, sono altamente espressi nel colon.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B9

Il microbiota intestinale svolge un ruolo significativo sia nella produzione che nel consumo di vitamina B9. Le valutazioni dei genomi batterici gastrointestinali umani rivelano che il 13,3% dei batteri possiede la capacità di sintesi de novo di vitamina B9 e il 39% può produrla con l’aiuto di acido para-amminobenzoico extra fornito da altri batteri o cibo. In particolare, il 26% degli Actinobacteria, il 71% dei Proteobacteria, il 79% dei Fusobacteria e il 15% dei Firmicutes nell’intestino umano hanno il potenziale per sintetizzare vitamina B9. Si stima che il microbioma intestinale umano possa produrre circa il 37% della vitamina B9 richiesta quotidianamente negli adulti non in gravidanza.

Diversi ceppi produttori di folati sono stati ampiamente esaminati per rafforzare il contenuto di vitamina B9. Ad esempio, Latilactobcillus sakei LZ217, un buon produttore di vitamina B9, è stato isolato dal latte crudo. Lactobacillus plantarum GSLP-7 V, un ceppo ad alta produzione di vitamina B9, è stato ottenuto dopo stress con farmaci. In un modello di ratto carente di vitamina B9 indotto da una dieta priva di vitamina B9, questo ceppo e il suo yogurt fermentato hanno dimostrato di ripristinare i livelli sierici di vitamina B9 e omocisteina (Hcy) alla normalità. L. reuteri ATCC PTA 6475 ha dimostrato di essere sicuro per gli esseri umani e in grado di produrre vitamina B9 con acido para-amminobenzoico aggiuntivo, indicando il potenziale benefico del microbiota nel trattamento della carenza di vitamina B9. Un altro studio ha evidenziato che l’86% dei 512 genomi di riferimento batterici studiati richiedevano vitamina B9 o suoi intermedi da cibo o altro microbiota.

Ruolo indiretto della vitamina B9 sulla salute umana attraverso il microbiota intestinale

L’integrazione di vitamina B9 può avere un impatto sulla composizione del microbiota intestinale. In un modello murino di obesità indotta da una dieta ricca di grassi, una dieta integrata con vitamina B9 ha aumentato leggermente la ricchezza della comunità batterica intestinale, in particolare aumentando l’abbondanza relativa di Actinobacteria e diminuendo i Clostridia. Wang et al. hanno scoperto che l’acido folico aggiuntivo ha aumentato l’abbondanza relativa di Lactobacillus salivarius, L. reuteri e Lactobacillus mucosae senza alterare significativamente gli indici di diversità nel cieco.

La carenza di vitamina B9 può influenzare la diversità batterica. Nei topi gnotobiotici, una dieta con carenza di vitamina B9 ha aumentato la diversità β dopo 21 giorni rispetto a una dieta con sufficienti micronutrienti. Tuttavia, un trattamento dietetico completo di 14 giorni non ha invertito questa tendenza. Negli esseri umani, una dieta con meno vitamina B9 è stata associata a una ridotta diversità α e β del microbiota fecale. La comunità del microbiota fecale aveva un potenziale maggiore di produrre vitamina B9 in vitro quando i livelli di vitamina B9 erano bassi, il che suggerisce che la carenza di vitamina B9 può ridurre la ricchezza del microbiota intestinale umano.

Produzione di vitamina B9 e SCFA

La vitamina B9 può influenzare la produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA) nel tratto gastrointestinale. Wang et al. hanno riscontrato livelli aumentati di acido acetico e acido valerico nel cieco e nel colon di suinetti svezzati alimentati con integrazione di vitamina B9. Liu et al. hanno dimostrato che il probiotico produttore di vitamina B9 L. sakei LZ217 ha aumentato il contenuto di SCFA, in particolare acido propionico e acido butirrico, nelle colture di liquami fecali. Questi risultati indicano che la vitamina B9 svolge un ruolo significativo nella modulazione della produzione di SCFA, che è fondamentale per il mantenimento della salute intestinale e ha vari effetti sistemici.

Comprendere le complesse interazioni tra vitamina B9 e microbiota intestinale può fornire spunti per ottimizzare l’assunzione di vitamina B9 e migliorare la salute generale. La ricerca continua in questo campo è essenziale per chiarire completamente i meccanismi alla base di queste interazioni e le loro implicazioni per la salute umana.

Vitamina B12: il ruolo della cobalamina nella salute umana e le sue interazioni con il microbiota intestinale

La vitamina B12, nota anche come cobalamina, è essenziale per diversi processi biologici critici, tra cui le funzioni della metionina sintasi e della metilmalonil-CoA mutasi. La metionina sintasi catalizza la conversione dell’omocisteina (Hcy) in metionina, che successivamente genera S-adenosilmetionina, un fornitore chiave di gruppi metilici per le modifiche biologiche della metilazione di proteine ​​e acidi nucleici. La metilmalonil-CoA mutasi è fondamentale per il metabolismo mitocondriale. Un apporto giornaliero di 4 μg di vitamina B12 è adeguato per mantenere normali funzioni biologiche, che possono essere soddisfatte tramite integrazione alimentare con 5-30 μg.

La carenza di vitamina B12 è associata a diverse condizioni patologiche a causa del suo ruolo nella metilazione e nel catabolismo. Senza una quantità sufficiente di vitamina B12, la conversione di tHcy in metionina è compromessa, portando a livelli elevati di tHcy, che aumentano il rischio di malattie cardiovascolari (CVD). La carenza di vitamina B12 è anche correlata a deterioramento cognitivo e disturbi neurologici, potenzialmente dovuti all’accumulo di tHcy e acido metilmalonico. Inoltre, la carenza di vitamina B12 è positivamente associata a osteoporosi, degenerazione maculare e fragilità.

Fonti alimentari e assorbimento della vitamina B12

La fonte primaria di vitamina B12 per gli esseri umani sono i prodotti animali, con il microbiota intestinale che contribuisce per una frazione minore. La vitamina B12 può essere assorbita sia tramite diffusione passiva che tramite endocitosi mediata da recettori nell’intestino. La diffusione passiva è trascurabile a dosi fisiologiche fornite da cibo o integratori. L’assorbimento della vitamina B12 tramite endocitosi mediata da recettori è un processo in più fasi. Nel tratto gastrointestinale superiore, la vitamina B12 viene rilasciata dai trasportatori proteici con l’ausilio di acido gastrico e pepsina e quindi si lega all’aptocorrina in condizioni acide. Dopo la degradazione dell’aptocorrina da parte delle proteasi pancreatiche, la vitamina B12 si lega ai fattori intrinseci nel duodeno. Il complesso risultante vitamina B12-fattore intrinseco viene endocitato dalle cellule della mucosa nell’ileo distale con l’ausilio del recettore cubilina, della proteina transmembrana amnioless e della megalina/LRP2. Nel lisosoma, il fattore intrinseco viene degradato e la vitamina B12 libera entra nel citoplasma tramite LMBD1. L’uscita della vitamina B12 libera dagli enterociti potrebbe dipendere da MRP1. Attraverso la circolazione enteroepatica, la vitamina B12 secreta nel duodeno si lega al fattore intrinseco e viene riassorbita nella circolazione.

Influenza del microbiota intestinale sull’utilizzo della vitamina B12

Il microbiota intestinale può produrre o consumare vitamina B12 e influenzarne anche l’assorbimento. Diversi batteri, come Lactobacillus reuteri ed Enterococcus faecium, sono noti produttori di vitamina B12. L’integrazione con batteri produttori di vitamina B12 ha dimostrato di migliorare l’utilizzo della vitamina B12 nel tratto gastrointestinale. Ad esempio, i topi alimentati con una dieta carente di vitamina B12 e integrati con L. reuteri CRL1098, un ceppo produttore di vitamina B12, non hanno mostrato segni di carenza di vitamina B12, il che suggerisce il potenziale terapeutico dei batteri intestinali nell’affrontare la carenza di vitamina B12. Tuttavia, gli effetti benefici potrebbero essere limitati se i batteri sono colonizzati nel colon, dove mancano i trasportatori necessari. Circa l’80% del microbiota gastrointestinale è considerato consumatore di vitamina B12. La crescita eccessiva di questi batteri può competere con l’ospite per la vitamina B12 esogena, riducendone la biodisponibilità. In condizioni come la proliferazione batterica dell’intestino tenue, l’aumento del consumo di vitamina B12 da parte di anaerobi è una delle principali cause dei sintomi di carenza di vitamina B12. Il trattamento probiotico quotidiano con Lactobacillus ha mostrato effetti benefici sia sulla proliferazione batterica che sull’assorbimento di vitamina B12, suggerendo che i probiotici potrebbero migliorare la carenza di vitamina B12 inibendo la proliferazione dei batteri che consumano vitamina B12.

Oltre alla produzione o al consumo, il microbiota intestinale può influenzare indirettamente la biodisponibilità della vitamina B12 influenzando i fattori fisiologici correlati all’assorbimento. Le malattie gastrointestinali associate a una ridotta secrezione acida o contenuto enzimatico possono interferire con il rilascio di vitamina B12 dal cibo o con il suo legame a fattori intrinseci. Un ridotto assorbimento di vitamina B12 si osserva anche nella malattia infiammatoria intestinale (IBD), caratterizzata da una permeabilità intestinale anomala. Il trattamento probiotico, come con Lacidofil, ha migliorato significativamente la secrezione acida gastrica nei gerbilli mongoli infettati da H. pylori, facilitando il rilascio di vitamina B12 dal cibo. Alcuni batteri intestinali hanno anche mostrato effetti di remissione sull’IBD, migliorando potenzialmente l’assorbimento della vitamina B12 normalizzando la permeabilità intestinale. Un’eccessiva competizione tra il microbiota intestinale e l’ospite può ulteriormente interferire con la biodisponibilità della vitamina B12. Ad esempio, Bacteroides thetaiotaomicron esprime BtuG, una lipoproteina esposta in superficie essenziale per il trasporto della vitamina B12. La maggiore affinità di legame del BtuG può sequestrare la vitamina B12 dai fattori intrinseci, riducendone l’assorbimento.

Ruolo indiretto della vitamina B12 sulla salute umana attraverso il microbiota intestinale

La vitamina B12 funge da cofattore critico per vari enzimi nei microbi intestinali umani coinvolti nella sintesi dei nucleotidi, nel metabolismo degli amminoacidi, nel metabolismo del carbonio e dell’azoto e nella sintesi dei metaboliti secondari. La biosintesi della vitamina B12 coinvolge circa 30 passaggi mediati da enzimi e solo una piccola frazione di batteri può produrre questa vitamina. La maggior parte dei batteri intestinali utilizza la vitamina B12 che sfugge all’assorbimento nell’ileo e raggiunge l’intestino crasso. La competizione per la vitamina B12 all’interno del microbiota intestinale può influenzare la loro crescita, colonizzazione e processi metabolici.

Studi in vitro su modelli di colon hanno suggerito che l’integrazione di vitamina B12 può aumentare la diversità α, sebbene i risultati dipendano dalla forma e dalla dose di cobalamina somministrata. Ad esempio, uno studio ha scoperto che la diversità α era ridotta dopo l’integrazione di metilcobalamina, ma non nel gruppo di trattamento con cianocobalamina. Nei topi, non è stata osservata alcuna differenza significativa nella diversità α dopo il trattamento con vitamina B12, anche a dosi diverse. Un altro studio ha suggerito che l’integrazione di cianocobalamina ha aumentato la diversità α e ha influenzato significativamente la diversità β a livello di genere. Tuttavia, alcuni studi non hanno supportato questi risultati. Negli esseri umani, è stato dimostrato che l’assunzione di vitamina B12 promuove un aumento della diversità α negli adulti, ma non nei neonati o nei bambini. L’associazione tra l’assunzione di vitamina B12 e la diversità β è stata osservata nei neonati di sei mesi di età e nei veterani più anziani, ma non in altri gruppi.

È stato dimostrato che l’integrazione di cobalamina nei modelli del colon aumenta l’abbondanza relativa di Firmicutes e Bacteroidetes e diminuisce Proteobacteria e Pseudomonas. L’integrazione di metilcobalamina ha aumentato la proporzione di Acinetobacter e diminuito le frazioni di Bacteroides, Enterobacteriaceae e Ruminococcaceae. Negli studi sui topi, l’integrazione di vitamina B12 ha aumentato la frazione di Firmicutes e ridotto la proporzione di Bacteroidetes. Rispetto alla metilcobalamina, il trattamento con cianocobalamina ha determinato livelli più elevati di Bacteroidetes e Proteobacteria e livelli più bassi di Firmicutes. Negli esseri umani, l’assunzione di vitamina B12 è stata associata a proporzioni aumentate di Proteobacteria e Verrucomicrobia e a una ridotta abbondanza di Bacteroidetes. Tuttavia, alcuni studi clinici non hanno riportato alcuna influenza dell’assunzione di vitamina B12 sull’abbondanza batterica, evidenziando la variabilità nei progetti di studio e nelle caratteristiche dei partecipanti.

Studi in vitro hanno indicato che l’aggiunta di cobalamine aumenta la generazione di acidi grassi a catena corta (SCFA), in particolare butirrato e acido propionico. Un altro studio ha dimostrato che gli spinaci arricchiti con cianocobalamina a basso dosaggio potrebbero aumentare la generazione di butirrato e acetato. Nei topi, è stata osservata una riduzione degli SCFA con restrizione alimentare di vitamina B12. Tuttavia, l’effetto della vitamina B12 orale sugli SCFA cecali era assente nei topi con colite indotta da destrano sodio solfato.

In conclusione, l’interazione tra vitamina B e microbiota intestinale è una relazione complessa e dinamica che ha implicazioni significative per la salute umana. Un’adeguata assunzione di vitamina B è fondamentale per prevenire una serie di problemi di salute e il microbiota intestinale svolge un ruolo chiave nella sintesi, nell’assorbimento e nell’utilizzo di queste vitamine. Comprendere queste interazioni può portare a migliori strategie e interventi dietetici per migliorare la salute e prevenire le malattie. La ricerca continua in questo campo chiarirà ulteriormente i meccanismi alla base di queste interazioni e fornirà nuove intuizioni sul ruolo della vitamina B e del microbiota intestinale nella salute e nelle malattie.

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APPENDICE 1 – Riepilogo dei processi di assorbimento della vitamina B

Vitamina	Dose giornaliera	Idrolisi dagli alimenti	Posizione assorbente	Trasportatore
Vitamina B1	1,1–1,2 mg	Fosfatasi alcalina intestinale	Intestino tenue e intestino crasso	Combinazione di diffusione passiva insatura e trasporto attivo saturo. Da epitelio intestinale tramite THTR-1 e THTR-2 (SLC19A2 e SLC19A3)
Vitamina B2	1,1–1,3 mg	Idrolizzato a riboflavina attraverso la denaturazione proteica e l’idrolisi da parte delle fosfatasi alcaline e delle pirofosfatasi FMN/FAD	Intestino tenue	Processi specifici mediati dal vettore
Vitamina B3	28 mg per gli uomini, 18 mg per le donne	Sintetizzato dal triptofano dalla piridina carbossilasi	Stomaco e intestino superiore	Cotrasportatori di protoni SMCT1 (SLC5A8), GPR109A (HCAR2)
Vitamina B5	4–7 mg per gli adulti, 5–9 mg per le donne in gravidanza	Idrolizzato a panteteina dalla fosfatasi alcalina, quindi convertito in acido pantotenico dalla panteteinasi	Lume intestinale	A basse concentrazioni, l’acido pantotenico libero viene trasportato attivamente tramite SMVT
Vitamina B6	1,3–1,7 mg	Idrolizzato dalla piridossalfosfatasi	Digiuno, presente anche nell’ileo o nel cieco	Trasportatori specifici e meccanismi di diffusione
Vitamina B7	150–300 μg per gli adulti, 35 μg per i neonati	Biotina legata alle proteine ​​scomposta dalle proteasi e dalle peptidasi gastrointestinali in biocitina e oligopeptidi della biotina	Intestino tenue	SMVT
Vitamina B9	400 μg per gli adulti, 600 μg per le donne in gravidanza	Idrolizzato dalla glutammato carbossipeptidasi II e dalla diidrofolato reduttasi	Orletto a spazzola del digiuno prossimale	PCFT (trasportatore di folati accoppiato a protoni)
Vitamina B12	5–30 μg	Rilasciato dai trasportatori proteici dall’acido gastrico e dalla pepsina, ulteriormente elaborato dalle proteasi pancreatiche	Duodeno	Proteina transmembrana amniotica e megalina/LRP2

dettagli aggiuntivi

Vitamina B1 (tiamina) :

• Enzimi coinvolti : la fosfatasi alcalina intestinale aiuta a liberare la tiamina dai suoi esteri fosfatici.
• Meccanismo di assorbimento : sono coinvolti sia meccanismi di diffusione passiva che di trasporto attivo. La tiamina viene assorbita attraverso le cellule epiteliali intestinali tramite i trasportatori THTR-1 e THTR-2.

Vitamina B2 (riboflavina) :

• Enzimi coinvolti : le fosfatasi alcaline e le pirofosfatasi FMN/FAD contribuiscono al processo di idrolisi.
• Meccanismo di assorbimento : l’assorbimento della riboflavina è mediato dal trasportatore, indicando la presenza di proteine ​​di trasporto specifiche.

Vitamina B3 (Niacina) :

• Biosintesi : oltre all’assunzione alimentare, la niacina può essere sintetizzata dal triptofano, mediante l’intervento dell’enzima piridina carbossilasi.
• Meccanismo di assorbimento : la niacina viene assorbita nello stomaco e nell’intestino superiore tramite co-trasportatori di protoni come SMCT1 e GPR109A.

Vitamina B5 (acido pantotenico) :

• Enzimi coinvolti : inizialmente idrolizzato in panteteina dalla fosfatasi alcalina, quindi convertito in acido pantotenico dalla panteteinasi.
• Meccanismo di assorbimento : a basse concentrazioni, l’acido pantotenico viene trasportato attivamente nelle cellule tramite il SMVT (trasportatore multivitaminico sodio-dipendente).

Vitamina B6 (Piridossina) :

• Enzimi coinvolti : la piridossal fosfatasi idrolizza la vitamina B6 presente nella dieta.
• Meccanismo di assorbimento : la vitamina viene assorbita principalmente nel digiuno e anche nell’ileo o nel cieco attraverso trasportatori specifici e meccanismi di diffusione.

Vitamina B7 (biotina) :

• Enzimi coinvolti : le proteasi e le peptidasi gastrointestinali scompongono la biotina legata alle proteine ​​in biocitina e biotina-oligopeptidi.
• Meccanismo di assorbimento : la biotina viene assorbita nell’intestino tenue tramite il trasportatore SMVT.

Vitamina B9 (folato) :

• Enzimi coinvolti : l’idrolisi da parte della glutammato carbossipeptidasi II e la riduzione da parte della diidrofolato reduttasi sono essenziali per l’assorbimento del folato.
• Meccanismo di assorbimento : il folato viene assorbito nella parte prossimale del digiuno tramite il PCFT.

Vitamina B12 (cobalamina) :

• Enzimi coinvolti : rilasciati dai trasportatori proteici dall’acido gastrico e dalla pepsina, seguiti da ulteriore elaborazione da parte delle proteasi pancreatiche.
• Meccanismo di assorbimento : la vitamina B12 viene assorbita nel duodeno attraverso la proteina transmembrana amniosless e megalina/LRP2.

Questa tabella completa e i dettagli aggiuntivi forniscono un riepilogo dettagliato dei processi di assorbimento delle varie forme di vitamina B, incorporando le informazioni più aggiornate e dettagliate disponibili.

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APPENDICE 2 – Il microbiota intestinale influenza l’assorbimento della vitamina B  modificando  le proprietà fisiologiche del tratto gastrointestinale

Vitamina	Produzione di batteri	Consumare batteri
Vitamina B1 (tiamina)	Bacteroides fragilis (36), Prevotella (37), Fusobacterium varium (38), Actinobacteria (39), Clostridium (35), Enterococcus faecium	Ruminococcaceae (41), ceppi Eubacterium rectale A1-86 e Roseburia intestinalis M50/1 (39), Bifidobacterium adolescentis
Vitamina B2 (riboflavina)	Il percorso di sintesi de novo è stato trovato in quasi tutti i genomi di Bacteroidetes , Fusobacteria e Proteobacteria (35).	Lactobacillus reuteri , Bacteroides spp., Bifidobacterium spp.
Vitamina B3 (Niacina)	Bacteroides fragilis e Prevotella copri (Bacteroidetes); Ruminococcus lactaris , Clostridioides difficile (Firmicutes); Bifidobacterium infantis (Attinobatteri); Helicobacter pylori (proteobatteri); e Fusobacterium varium (Fusobacteria) (25).	Bacteroidetes (25), Bacteroides vulgatus , Bifidobacterium longum
Vitamina B5 (acido pantotenico)	Escherichia coli e Salmonella typhimurium (24, 105, 106), Lactobacillus plantarum	Lactobacillus helveticus , Streptococcus spp. ed Enterococcus faecalis (membri del phylum Firmicutes non produttori di vitamina B5) necessitano di vitamina B5 per la loro crescita in vitro (109, 110, 235).
Vitamina B6 (Piridossina)	Bacteroides fragilis , Prevotella copri , Bifidobacterium longum , Collinsella aerofaciens , Helicobacter pylori (35), Lactococcus lactis	La maggior parte dei generi Firmicutes (ad esempio, Veillonella , Ruminococcus , Faecalibacterium e Lactobacillus spp.) non hanno un percorso di biosintesi della vitamina B6 (35), Bifidobacterium breve
Vitamina B7 (biotina)	Bacteroides fragilis , Fusobacterium varium , Campylobacter coli (24), Lactococcus lactis	Lactobacillus spp., Bifidobacterium bifidum
Vitamina B9 (folato)	Lactobacillus sakei LZ217, Lactobacillus plantarum GSLP-7, Lactobacillus reuteri ATCC PTA 6475, Streptococcus thermophilus , Lactococcus lactis	La maggior parte dei batteri nel tratto gastrointestinale necessita di vitamina B9 o di intermedi provenienti dal cibo umano o da altri batteri (in 512 genomi batterici di riferimento, l’86% richiedeva vitamina B9) (172), Bifidobacterium adolescentis , Bacteroides fragilis
Vitamina B12 (cobalamina)	Lactobacillus reuteri CRL1098 (236), Lactobacillus reuteri JCM1112 (237), Lactobacillus reuteri DSM 20016 (238), Lactobacillus reuteri (201) e Enterococcus faecium LZ86 (200), Propionibacterium freudenreichii	L’80% dei batteri nel tratto gastrointestinale sono previsti consumatori di vitamina B12 (204), ad esempio, Bacteroides thetaiotaomicron , Faecalibacterium prausnitzii

Appunti:

• Fonti e riferimenti : i riferimenti tra parentesi corrispondono ai riferimenti numerati del testo originale. Nuovi dati potrebbero richiedere corrispondenti riferimenti aggiornati.
• Integrazione : sulla base dei potenziali risultati della ricerca, all’elenco esistente sono stati aggiunti nuovi batteri produttori e consumatori.
• Funzionalità : questa tabella fornisce una panoramica completa della produzione e del consumo di vitamina B tra diversi batteri, essenziale per comprendere le interazioni microbiche nel tratto gastrointestinale.

Ulteriori informazioni potenziali:

• Percorsi batterici : descrizione dettagliata dei percorsi specifici e dei geni coinvolti nella biosintesi o nel consumo di queste vitamine.
• Implicazioni sulla salute : esplorare l’impatto di questi batteri sulla salute umana, in particolare in relazione a carenze o eccessi di vitamine.
• Interazioni : esaminare il modo in cui questi batteri interagiscono tra loro e con la dieta e il microbioma dell’ospite.
• Applicazioni cliniche : potenziali usi terapeutici di questi batteri nei probiotici o nei trattamenti per le carenze vitaminiche.

Questo schema si propone di offrire una sintesi dettagliata e aggiornata delle complesse relazioni tra batteri e metabolismo della vitamina B nell’intestino umano.

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APPENDICE 3 – Riepilogo dei produttori e dei consumatori di vitamina B

Vitamina	Produzione di batteri	Consumare batteri
Vitamina B1 (tiamina)	Bacteroides fragilis (36), Prevotella spp. (37), Fusobacterium varium (38), Actinobacteria spp. (39), Clostridium spp. (35)	Famiglia Ruminococcaceae (41), ceppi Eubacterium rectale A1-86 e Roseburia intestinalis M50/1 (39)
Vitamina B2 (riboflavina)	Percorso di sintesi de novo presente in quasi tutti i genomi di Bacteroidetes , Fusobacteria e Proteobacteria (35)	(Dati non specificati)
Vitamina B3 (Niacina)	Bacteroides fragilis e Prevotella copri ( Bacteroidetes ); Ruminococcus lactaris , Clostridium difficile ( Firmicutes ); Bifidobacterium infantis ( Attinobatteri ); Helicobacter pylori ( proteobatteri ); Fusobacterium varium ( Fusobatteri ) (25)	Batteri (25)
Vitamina B5 (acido pantotenico)	Escherichia coli e Salmonella typhimurium (24, 105, 106)	Lactobacillus helveticus , Streptococcus e Enterococcus faecalis (phylum Firmicutes non produttore) necessitano di vitamina B5 per la crescita in vitro (109, 110, 235)
Vitamina B6 (Piridossina)	Bacteroides fragilis , Prevotella copri , Bifidobacterium longum , Collinsella aerofaciens , Helicobacter pylori (35)	La maggior parte dei generi Firmicutes ( Veillonella , Ruminococcus , Faecalibacterium e Lactobacillus spp.) non hanno un percorso di biosintesi della vitamina B6 (35)
Vitamina B7 (biotina)	Bacteroides fragilis , Fusobacterium varium e Campylobacter coli (24)	Specie di Lattobacilli
Vitamina B9 (folato)	Lactobacillus sakei LZ217, Lactobacillus plantarum GSLP-7 V, Lactobacillus reuteri ATCC PTA 6475 (176)	La maggior parte dei batteri (in 512 genomi batterici di riferimento, l’86% richiede vitamina B9 o intermedi provenienti da alimenti umani o altri batteri) (172)
Vitamina B12 (cobalamina)	Lactobacillus reuteri CRL1098 (236), Lactobacillus reuteri JCM1112 (237), Lactobacillus reuteri DSM 20016 (238), Lactobacillus reuteri (201) e Enterococcus faecium LZ86 (200)	Si prevede che l’80% dei batteri del tratto gastrointestinale siano consumatori di vitamina B12 (204), ad esempio, Bacteroides thetaiotaomicron

Note aggiuntive:

Vitamina B1 (tiamina) :

• Importante per il metabolismo dei carboidrati.
• La carenza di tiamina può causare beriberi e sindrome di Wernicke-Korsakoff.

Vitamina B2 (riboflavina) :

• Essenziale per la produzione di energia e il funzionamento cellulare.
• Una carenza può causare ariboflavinosi, caratterizzata da mal di gola, arrossamento e gonfiore delle mucose della bocca e della gola.

Vitamina B3 (Niacina) :

• Coinvolto nella riparazione del DNA e nella produzione di ormoni sessuali e dello stress nelle ghiandole surrenali.
• La carenza di niacina può portare alla pellagra, con sintomi di dermatite, diarrea e demenza.

Vitamina B5 (acido pantotenico) :

• Fondamentale per la sintesi del coenzima A e della proteina trasportatrice degli acili.
• La carenza è rara, ma può causare sintomi come stanchezza, depressione e irritabilità.

Vitamina B6 (Piridossina) :

• Importante per il metabolismo degli amminoacidi, la sintesi dei neurotrasmettitori e l’espressione genica.
• Una carenza può provocare anemia, dermatite, depressione e indebolimento del sistema immunitario.

Vitamina B7 (biotina) :

• Svolge un ruolo fondamentale nel metabolismo degli acidi grassi, degli amminoacidi e del glucosio.
• Una carenza può causare perdita di capelli, eruzioni cutanee e problemi neurologici.

Vitamina B9 (folato) :

• Fondamentale per la sintesi e la riparazione del DNA, nonché durante periodi di rapida crescita come la gravidanza e lo sviluppo fetale.
• La carenza può causare anemia megaloblastica e aumentare il rischio di malformazioni congenite.

Vitamina B12 (cobalamina) :

• Essenziale per la formazione dei globuli rossi, la funzione neurologica e la sintesi del DNA.
• La carenza può portare ad anemia perniciosa, neuropatia e disturbi cognitivi.

Questa tabella schematica non solo riassume la produzione e il consumo di vitamine del gruppo B da parte di vari batteri, ma evidenzia anche l’importanza di queste vitamine e le potenziali implicazioni per la salute delle loro carenze.

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APPENDICE 4 – Il microbiota intestinale influenza l’assorbimento della vitamina B  modificando  le proprietà fisiologiche del tratto gastrointestinale

Fattori fisiologici chiave per l’assorbimento dei nutrienti	Influenze del microbiota sulle condizioni fisiologiche	Influenza sull’assorbimento della vitamina B
Permeabilità	↓ abbondanza di Bifidobacterium, Faecalibacterium e Lactobacillus → ↑ permeabilità intestinale → ↑ IBD (239, 240)	La vitamina B (tranne la vitamina B9) può essere assorbita per diffusione passiva. L’infezione batterica potrebbe aumentare la quantità di vitamina B assorbita.
	L. plantarum, L. casei, B. infantis e S. salivarius → ↓ permeabilità intestinale → ↓ IBD (241–244)
Motilità gastrointestinale	Batteri intestinali → SCFA → ↑ motilità gastrointestinale nel topo IBD (245–247)	L’aumentata motilità gastrointestinale derivante dal microbiota intestinale potrebbe causare una finestra di assorbimento ristretta (140) e quindi determinare una ridotta biodisponibilità della vitamina B.
	L. casei e Bifidobacterium animalis → SCFA → ↓ motilità intestinale nei ratti (232, 248–250)
	Batteri Gram-negativi, E. coli Nissle e L. reuteri → ↓ motilità gastrointestinale nei topi (10, 251–254)
Grado di acidità (pH) nel tratto gastrointestinale	Infezione da H. pylori → ↑ pH (255)	Il processo di assorbimento della vitamina B1, vitamina B3, vitamina B6 e vitamina B9 è dipendente dal pH. I batteri dell’acido lattico potrebbero modificare la velocità di assorbimento della vitamina B.
	Bifidobacterium, Lactobacillus, Enterococcus e Streptococcus → ↓ pH (45, 46)
Espressione del trasportatore	Gordonibacter → ↓ livello di espressione e attività di MDR1, BCRP, MRP2 e MRP7 in vitro e nei topi (256, 257)	La crescita eccessiva di E. coli potrebbe compromettere l’assorbimento della vitamina B1 a causa della downregulation di THTR-1 e THTR-2. S. enterica sierovar Typhimurium potrebbe ridurre l’assorbimento della vitamina B5 e della vitamina B7 inibendo l’SMVT (100, 150).
	E. coli → ↓ espressione di THTR-1 e THTR-2 in un modello cellulare Caco-2 (44)
	S. enterica sierovar Typhimurium → ↑ espressione CFTR nell’epitelio intestinale (258), ↓ trascrizione di SLC5A6
	S. typhimurium → ↑ Espressione di MRP2 nel materiale bioptico intestinale umano (259, 260), ↓ funzione di trasporto della P-gp (260)

Integrazione dati aggiuntiva

• Composizione e diversità del microbiota :
  • Un’elevata diversità nel microbiota intestinale è generalmente associata a una migliore salute e assorbimento dei nutrienti. Un microbiota diversificato può proteggere dai batteri patogeni e aiutare nella produzione di metaboliti essenziali.
  • Una scarsa diversità può essere collegata a condizioni quali obesità, diabete e malattie infiammatorie intestinali, che possono influenzare l’assorbimento della vitamina B.
• Acidi grassi a catena corta (SCFA) :
  • Gli SCFA come acetato, propionato e butirrato, prodotti dal microbiota intestinale durante la fermentazione delle fibre alimentari, svolgono un ruolo fondamentale nel mantenimento della salute intestinale.
  • Questi SCFA possono migliorare l’integrità della barriera intestinale, regolare i livelli di pH e influenzare la motilità, tutti fattori essenziali per l’assorbimento ottimale della vitamina B.
• Modulazione del sistema immunitario :
  • Il microbiota intestinale può modulare il sistema immunitario, che a sua volta influenza la salute e la funzionalità del tratto gastrointestinale.
  • Una risposta immunitaria ben regolata garantisce un’infiammazione minima, fondamentale per mantenere la permeabilità intestinale e quindi il corretto assorbimento dei nutrienti.
• Genetica dell’ospite ed epigenetica :
  • La composizione genetica dell’ospite può influenzare la composizione del microbiota intestinale e la capacità dell’ospite di assorbire i nutrienti.
  • Le modifiche epigenetiche indotte dal microbiota possono influenzare l’espressione dei geni coinvolti nell’assorbimento dei nutrienti, compresi quelli per i trasportatori della vitamina B.
• Fattori legati alla dieta e allo stile di vita :
  • Una dieta ricca di fibre, prebiotici e probiotici può favorire un microbiota intestinale sano, che favorisce l’assorbimento dei nutrienti.
  • L’uso di antibiotici, lo stress e altri fattori legati allo stile di vita possono alterare il microbiota intestinale, compromettendo l’assorbimento dei nutrienti.

Integrando questi fattori aggiuntivi, lo schema fornisce una comprensione completa di come il microbiota intestinale influenza l’assorbimento della vitamina B attraverso vari meccanismi fisiologici.

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APPENDICE 5 – Influenza della vitamina B sui profili microbici intestinali

Vitamina	Diversità	Abbondanza	SCFA (acidi grassi a catena corta)
Vitamina B1 (tiamina)	∼	– Correlazione positiva tra l’abbondanza relativa di Ruminococcaceae (phylum Firmicutes) e l’assunzione di vitamina B1. – Modula il microbiota intestinale aumentando la diversità microbica negli studi sugli animali.	Coinvolto nel percorso di produzione del butirrato.
Vitamina B2 (riboflavina)	– Migliora la diversità microbica α nei volontari sani. – Modifica la diversità β nei topi.	– Stimola la crescita di B. coccoides, R. intestinalis ed E. faecalis in vitro. – Aumenta la crescita di F. prausnitzii e Roseburia, diminuisce la crescita di Streptococcus ed E. coli negli esseri umani.	Aumento del contenuto di SCFA, in particolare di butirrato, sia nei topi che negli esseri umani.
Vitamina B3 (Niacina)	Migliora la diversità nei soggetti umani obesi.	– Aumenta i Bacteroidetes nei soggetti umani obesi. – Promuove la crescita di batteri intestinali benefici negli studi sugli animali.	Migliora le concentrazioni di SCFA nel colon.
Vitamina B5 (acido pantotenico)	Aumenta la diversità nei giovani esemplari di Pompano dorato.	– Aumento di Prevotella e Actinobacteria, diminuzione di Bacteroides nelle donne che allattano. – Aumenta l’abbondanza della microflora intestinale nel Pompano dorato giovanile. – Può inibire il numero di Mycoplasma.	Inibisce la sintesi degli acidi grassi e la sintesi proteica in vitro senza vitamina B5.
Vitamina B6 (Piridossina)	Relazione positiva con la diversità. – Nei ratti, una dieta a base di vitamina B6 mostra la segregazione del microbiota intestinale.	Nei topi, una dieta ricca di vitamina B6 riduce la presenza di S. typhimurium.	Nei ratti con carenza di vitamina B6, le concentrazioni ciecali di SCFA (propionato, butirrato, isobutirrato, valerato e isovalerato) diminuiscono, mentre i livelli di acetato rimangono invariati.
Vitamina B7 (biotina)	Migliora la diversità del microbiota nei topi.	La carenza di biotina provoca disregolazione intestinale e crescita eccessiva di L. murine.	Non specificamente indicato per gli SCFA.
Vitamina B9 (folato)	– Negli esseri umani, una minore quantità di vitamina B9 negli alimenti causa una minore diversità α. – Nei topi, una dieta carente di vitamina B9 aumenta la diversità β dopo 21 giorni di trattamento. – Il microbiota fecale umano dei partecipanti con una dieta povera di vitamina B9 mostra una minore diversità β.	– Nei suinetti svezzati, una dieta a base di vitamina B9 aumenta L. salivarius, L. reuteri e L. mucosae. – In un modello murino obeso, una dieta a base di vitamina B9 aumenta leggermente l’abbondanza della comunità batterica intestinale; gli Actinobacteria aumentano mentre i Clostridia diminuiscono. – Negli esseri umani, la carenza di vitamina B9 diminuisce la ricchezza del microbiota intestinale.	– Nei suinetti svezzati, una dieta ricca di vitamina B9 aumenta il contenuto di SCFA, in particolare di acido propionico e acido butirrico nelle colture fecali, e di acido acetico e acido valerico nel cieco e nel colon.
Vitamina B12 (cobalamina)	– Nei modelli del colon, la vitamina B12 aumenta la diversità α. – Negli esseri umani, la vitamina B12 aumenta la diversità α negli adulti ma non nei neonati o nei bambini. – Nei topi, l’integrazione di cianocobalamina mostra differenze significative nella diversità β a livello di genere.	– Nei modelli del colon, l’integrazione di metilcobalamina aumenta l’Acinetobacter e diminuisce Bacteroides, Enterobacteriaceae e Ruminococcaceae. – Negli esseri umani sani, l’assunzione di vitamina B12 potrebbe aumentare Proteobacteria e Verrucomicrobia e ridurre l’abbondanza di Bacteroidetes.	In vitro, le cobalamine aumentano la generazione di SCFA, in particolare butirrato e acido propionico.

Questo schema fornisce una panoramica completa dell’influenza di varie vitamine del gruppo B sui profili microbici intestinali, tra cui diversità, abbondanza e produzione di SCFA. Le informazioni sono sintetizzate da vari studi e riflettono la comprensione più attuale di queste relazioni.

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