Vitamina B1 (Tiamina)

La via biosintetica della vitamina B1 o tiamina, è un processo metabolico mediante il quale alcuni batteri del microbioma intestinale producono tiamina, un micronutriente essenziale per il metabolismo energetico cellulare. Questa vitamina di origine microbica può essere direttamente assorbita dall'ospite a livello colico. Inoltre, la perdita microbica di questa capacità di sintesi può interessare l'ecosistema microbico.

Certi batteri nel nostro intestino sono in grado di sintetizzare la vitamina B1 (tiamina) da zero. Questo processo avviene attraverso due vie indipendenti che generano molecole precursori (chiamate HET-P e HMP-PP). Questi percorsi convergono in uno stadio finale, dove enzimi specifici li combinano per produrre la forma funzionale della vitamina (monofosfato di tiamina). Ad eccezione dei Firmicutes, diversi phyla batterici sintetizzano il monofosfato di tiamina, in particolare, Bacteroidetes e Fusobacteria.

Fattori esterni, come una dieta carente o l'uso prolungato di farmaci, possono alterare la popolazione di questi batteri produttori e, di conseguenza, ridurre i livelli di tiamina disponibile. Questa carenza non solo influisce sulla produzione di energia nel nostro colon, ma altera la sopravvivenza dei batteri benefici che dipendono da questa fornitura, rompendo l'equilibrio dell'ecosistema.

A livello cellulare, la tiamina è un cofattore indispensabile per enzimi critici che partecipano al metabolismo dei carboidrati e alla produzione di energia (ATP), come la piruvato deidrogenasi. La biosintesi costante da parte del nostro microbiota assicura un rifornimento diretto nel colon. Lì, i colonociti la assorbono efficientemente attraverso trasportatori di membrana specifici (come THTR-1 e THTR-2) per sopperire alle loro elevate richieste energetiche.

Tuttavia, l'impatto di questa vitamina va ben oltre il nutrire le nostre cellule. La tiamina locale è vitale affinché altri batteri benefici dell'intestino (come Faecalibacterium) possano produrre acidi grassi a catena corta (SCFA), in particolare il butirrato. Questo composto è uno dei maggiori protettori dell'intestino: riduce l'infiammazione e rafforza la barriera mucosa.

La valutazione della biosintesi de novo della tiamina viene eseguita mediante sequenziamento metagenomico Shotgun, quantificando il potenziale genetico globale della via metabolica nel tuo ecosistema intestinale. Il nostro algoritmo bioinformatico traccia e mappa l'abbondanza dei geni e degli operoni che compongono la supervia di biosintesi del pirofosfato di tiamina. Si cerca specificamente l'espressione potenziale di geni chiave e limitanti come thiC (sintasi della frazione pirimidinica) e thiG (sintasi della frazione tiazolica), così come thiD e thiE.

A livello ecologico, la sintesi de novo di B1 è un "lusso" metabolico costoso. Le specie in grado di svolgere questo processo completo appartengono per la maggior parte al phylum Bacteroidetes (es. Bacteroides fragilis, Prevotella copri) e a certe Proteobatteri e Fusobatteri. L'immensa maggioranza dei batteri del phylum Firmicutes è priva di questo macchinario completo.

Una capacità elevata riflette una rete trofica robusta e collaborativa. L'ecosistema è autosufficiente in energia e previene il collasso dei batteri auxotrofi produttori di acidi grassi a catena corta. Tuttavia, una capacità bassa segnala vulnerabilità ecologica ("fragilità metabolica"). L'ecosistema dipende criticamente dall'apporto dietetico di tiamina. Intervento: La strategia clinica richiede di ottimizzare la dieta (aumentando il consumo di semi di girasole, noci di macadamia, legumi) e di valutare la supplementazione orale con Vitamina B1 (es. Benfotiamina) per assicurare che né l'ospite né i batteri benefici entrino in deficit energetico, supportando con prebiotici per stimolare il phylum Bacteroidetes.