microbiota

Il ruolo del microbiota nelle malattie neurologiche

Al giorno d’oggi molti sono i fattori coinvolti nell’insorgenza e nel decorso delle malattie neurologiche. Tra i molti filoni di ricerca spiccano quelli che indagano sul ruolo delle alterazioni del microbiota

Contenuti

Il microbiota cambia nel corso della vita?

Come può il microbiota intestinale influenzare lo stato di salute?

Quali sono stati i progressi che hanno consentito la nascita di questo filone di ricerca?

Conclusioni

Con il termine “microbiota” si intende l’insieme degli esseri viventi che occupano un dato microambiente. Più specificamente, con microbiota intestinale si intendono i microrganismi appartenenti al mondo dei batteri, archeobatteri, funghi e virus che risiedono nel tratto gastrointestinale umano. Risiedendo nell’organismo, il microbiota viene considerato come parte integrante dello stesso e per tale motivo moltissimi studi oggi evidenziano come esso possa essere effettivamente coinvolto in importanti aspetti fisiologici e fisiopatologici dell’uomo e di qui implicato in molteplici malattie.

Il microbiota cambia nel corso della vita?

Al momento della nascita il microbiota è interamente ereditato per via materna, ma successivamente subisce dei cambiamenti dovuti a fattori esterni quali la dieta e la tipologia di microrganismi presenti nell’ambiente quotidiano. In normali condizioni il tratto gastro-intestinale fetale è sterile e la prima esposizione del sistema immunitario ai commensali avviene attraverso il canale del parto. Uno studio del 2018 del CIBIO dell’Università di Trento ha messo in evidenza come la trasmissione batterica durante il parto e l’allattamento sia fondamentale per la diversificazione microbica del neonato. Lo sviluppo del corredo batterico neonatale è poi un fattore chiave per la salute dell’adulto.

microbiotaCome può il microbiota intestinale influenzare lo stato di salute?

È ormai noto che molti ceppi batterici del microbiota intestinale svolgano funzioni benefiche: dalla digestione di molecole complesse alla produzione di nuove sostanze utili all’organismo; dalla protezione dalle infiammazioni allo scudo contro i tumori. Un ruolo importantissimo del microbiota è certamente quello che lo vede implicato nei meccanismi di difesa immunitaria. Non a caso, lo sviluppo di un sistema immunitario sempre più complesso, tipico dei mammiferi, è andato di pari passo con l’acquisizione di un microbiota sempre più eterogeneo, tanto che si è giunti a considerare una vera e propria alleanza tra il sistema immunitario e il microbiota. Questo dialogo con il microbiota fa sì che il sistema immunitario possa selezionare, calibrare e determinare risposte nella maniera più appropriata possibile. In questo senso, le patologie cosiddette del progresso che interessano sempre più l’uomo, quali le allergie, i disordini autoimmuni e le malattie infiammatorie derivano proprio da una perdita di controllo del sistema immunitario che reagisce contro antigeni self, antigeni microbiota-derivati e antigeni ambientali. Inoltre, alterazioni nella composizione e nel funzionamento del microbiota come risultato dell’uso (e abuso) di antibiotici, dell’evoluzione della dieta e della progressiva eliminazione degli elminti hanno trasformato i nostri alleati microbici in potenziali punti di debolezza. Negli ultimi dieci anni sempre più ricerche evidenziano come questo possa essere un fattore di suscettibilità chiave per l’insorgenza di malattie neurologiche, quali l’Alzheimer, i disturbi dello spettro autistico, la sclerosi multipla, il Parkinson, l’ictus e la sclerosi laterale amiotrofica.

Quali sono stati i progressi che hanno consentito la nascita di questo filone di ricerca?

L’importanza del microbiota in neurologia è emersa grazie agli entusiasmanti progressi compiuti in termini di tecnologie di sequenziamento e di metabolomica: basti pensare che si è arrivati a comprendere che l’organismo umano è per più del 90 % “microbico” in termini di geni e che risulta essere composto da più cellule microbiche che cellule umane. Oltre ai batteri, l’intestino, in particolare, ospita una moltitudine di archaea, lieviti, eucarioti a singola cellula, elminti parassiti e virus, inclusi i batteriofagi. Per questi motivi un settore di ricerca oggi si incentra sul tentare di rivelare le relazioni esistenti tra il microbiota intestinale ed il cervello, dando vita all’ipotesi dell’esistenza del gut-brain axis (asse intestino-cervello).

microbiotaSebbene ci siano ancora pochi studi a riguardo, e perlopiù cross-sezionali, molta attenzione viene rivolta all’ipotetico compito che questo asse potrebbe rivestire nel processo di neurosviluppo. A tal proposito, utilizzando in laboratorio dei modelli animali germ-free (topi interamente privati del microbiota), si è visto come i processi di sviluppo, mielinizzazione, neurogenesi e di attivazione della microglia dipendano in maniera cruciale dalla composizione del microbiota. Si tratta, ovviamente, di modelli estremi non riproducibili sull’uomo; nonostante ciò, essi sono risultati molto utili nello spiegare come il questo sia coinvolto in specifici processi cerebrali.

Un altro filone di ricerca che sta ricevendo molta attenzione, poi, è quello che tenta di trovare correlazione tra il microbiota intestinale e lo stato cerebrale di persone anziane. Lo studio, irlandese in questo caso, ha messo in evidenza la diversità del microbiota di soggetti sottoposti a dieta insipida, che si nutrivano di alimenti lavorati o che seguivano una dieta ricca in frutta e verdura evidenziando come questi ultimi avevano un microbiota ben più eterogeneo ed avevano punteggi più alti nei test cognitivi. Da qui le ricerche hanno anche cominciato a incentrarsi sulle malattie neurologiche. Non è sorprendente, visto il coinvolgimento con il sistema immunitario, che il microbiota sia implicato nella patogenesi della sclerosi multipla. Studi sull’uomo e sui topi hanno sottolineato, infatti, l’importanza delle cellule T CD4 che producono Interleuchina 10 negli effetti immunomodulatori del microbiota intestinale. Il microbiota sembra inoltre coinvolto nella regolazione della produzione di mielina e nel controllo della barriera emato-encefalica. Anche nei disturbi dello spettro autistico è recentemente emerso il coinvolgimento del microbiota: il trapianto del microbiota intestinale da donatori umani affetti in topi germ-free ha rilevato che la colonizzazione con il microbiota di persone con disturbi autistici era sufficiente per indurre comportamenti autistici nei topi. In aggiunta a ciò, la somministrazione di probiotici e prebiotici ha mostrato un ruolo nella modulazione del comportamento animale. Anche in questo caso si tratta di studi preliminari ma che potrebbero offrire nuovi approcci terapeutici basati sul microbiota per il trattamento di tali disturbi. Per ciò che concerne il morbo di Parkinson moltissimi studi riportano un’associazione tra la disbiosi intestinale e la malattia, sebbene una relazione causa-effetto debba ancora essere stabilita e a tal proposito risulta illuminante un recentissimo studio condotto da ricercatori dell’Università di Cagliari che si è proposto di correlare la composizione del microbiota intestinale con un’analisi diretta dei metaboliti fecali in pazienti affetti da Parkinson. Essi hanno scoperto che una riduzione dei batteri producenti acidi grassi a catena corta influenza il profilo metabolomico, avendo poi effetto su moltissimi metaboliti che avrebbero effetto protettivo nei confronti della malattia.

microbiotaQueste scoperte possono anche essere importanti per l’identificazione di biomarkers utili nella diagnosi e nel trattamento del Parkinson e per valutare l’effetto di specifici farmaci sulla composizione del microbiota intestinale. Un’altra patologia neurodegenerativa in cui il microbiota potrebbe giocare un ruolo è il morbo di Alzheimer. Alcuni studi hanno evidenziato che i taxa batterici Escherichia e Shigella risultano più elevati nei campioni fecali di pazienti affetti rispetto ai controlli sani. L’ipotesi, in questo caso, è che una deregolazione nel microbiota e l’infiammazione sistemica possano avviare o esacerbare la neurodegenerazione tipica dei pazienti affetti da Alzheimer.

Molti meno studi, ad oggi, si sono concentrati sull’influenza del microbiota nella SLA, nell’epilessia e nella Corea di Huntington, anche se sempre più ricercatori e clinici stanno approfondendo questo aspetto nell’insorgenza e progressione delle suddette patologie. Nel primo caso, però, a differenza dei modelli animali, gli studi sull’uomo non hanno ancora evidenziato particolari associazioni tra il microbiota e la progressione della malattia. Per ciò che concerne l’epilessia, invece, gli effetti benefici della dieta chetogenica in uso per trattare l’epilessia potrebbero essere dipendenti proprio dal microbiota.

Conclusioni

In conclusione, sebbene i promettenti risultati che si stanno ottenendo dal filone di ricerca sul microbiota intestinale siano molto incoraggianti, molti sono ancora gli aspetti da investigare. Certamente l’uso di modelli animali appropriati e di tecnologie sempre più all’avanguardia può aiutare, ad esempio, a porre le basi per identificare nuovi biomarcatori in malattie in cui una diagnosi precoce consentirebbe un intervento tempestivo e permetterebbe agli approcci terapeutici di rivelarsi più efficaci.

Mi chiamo Teresa Urbano, ho 24 anni. L’8 aprile 2020 ho conseguito il titolo di dottore magistrale in Biotecnologie Mediche presso l’università degli studi di Modena e Reggio Emilia. Grazie alla mia formazione ho sviluppato un forte interesse ed una forte passione per svariati ambiti della biologia e medicina (tra cui l’immunologia, l’oncologia, la medicina rigenerativa). Ritengo che, in un’epoca in cui internet è costantemente alla portata di tutti, sia di fondamentale importanza riuscire a fare corretta informazione riguardo a tematiche che, a volte purtroppo, risultano di grande interesse sociale. È indubbiamente necessario che gli stessi attori protagonisti della scienza ricoprano un ruolo attivo nel combattere un virus che spesso può fare molto danno: quello della disinformazione.