Il sistema immunitario dell’intestino si sviluppa in sincronia con i microbi intestinali

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Studiando i gemelli dalla nascita fino a due anni, gli scienziati della Washington University School of Medicine di St.Louis, hanno dimostrato che il sistema immunitario dell’ intestino si sviluppa in sincronia con migliaia di miliardi di microbi intestinali.

I risultati di questa ricerca hanno implicazioni nella comprensione delle basi di una crescita sana e, potenzialmente, nella comprensione delle origini di vari disturbi del sistema immunitario intestinale, come la malattia infiammatoria intestinale, le allergie alimentari e le scarse risposte alle vaccinazioni di bambini malnutriti.

Pubblicato il 25 maggio sulla prestigiosa rivista Nature, lo studio ha incluso la raccolta di dati da 40 coppie di gemelli sani che vivono nella zona metropolitana di St.Louis, oltre ai dati provenienti da topi privi di germi, che mancano di  microbi intestinali propri. Questi topi hanno ricevuto il trapianto di microbi intestinali da due delle coppie di gemelli. Lo studio ha permesso ai ricercatori di analizzare gli effetti dell’età, genetica, dieta ed altri fattori ambientali, sulla formazione del sistema immunitario dell’intestino e la sua comunità microbica nota come microbiota.

” Questo studio ci ha fornito un modo per misurare quanto la flora intestinale batterica e il sistema immunitario intestinale si co-sviluppano nei neonati e nei bambini sani”, hanno spiegato l’autore senior dello studio, Jeffrey I. Gordonoed il Dr. Robert J.Glaser,  Professore universitario e Direttore della Washington University’s Center for Genome Sciences & Systems Biology.

” Se siamo in grado di capire come questi due sistemi interagiscono normalmente, possiamo cominciare ad identificare le interruzioni in queste interazioni in un percorso critico dello sviluppo dopo la nascita e capire come tali interruzioni possono portare alla malattia. In ultima analisi, l’obiettivo è quello di escogitare dei modi per sostenere la salute dello sviluppo coordinato di entrambi i sistemi”.

I microbi che abitano nell’intestino hanno un lavoro importante da fare, come la elaborazione di vitamine e sostanze nutritive. Gordon descrive la comunità dei batteri intestinali come un “organo” microbico che deve svilupparsi a fianco degli altri tessuti del corpo, organi e sistemi. Per abilitare il microbiota a svolgere le sue molte attività, l’intestino deve avere una efficace barriera intestinale che impedisce ai batteri residenti nell’intestino di invadere altre parti del corpo che potrebbero lanciare un attacco immunitario cronico nei confronti di questi microbi benefici.

Il lavoro svolto in passato dal team dii Gordon ha contribuito a definire il normale sviluppo della flora intestinale. Studiando neonati e bambini piccoli in Bangladesh, Malawi e ora a ST.Louis, i ricercatori hanno individuato due elementi nell’intestino, per lo sviluppo della comunità microbica che sono condivisi dai bambini sani in diverse regioni geografiche, nonostante le loro diete differenti. Gli studi hanno mostrato che la malnutrizione causa, almeno in parte, una comunità microbica immatura nell’intestino che non riesce a svilupparsi normalmente.

Per questa ricerca, Gordon ed i suoi colleghi, hanno studiato gemelli identici per fare dei confronti tra individui strettamente collegati che vivono nelle stesse case e capire in seguito, attraverso le famiglie, come questi bambini sono cresciuti.

I ricercatori hanno valutato come li sistema immunitario dell’intestino si è sviluppato, misurando come uno dei suoi anticorpi più importanti, l’immunoglobulina A ( IgA), interagisce con i membri della comunità batterica intestinale in via di sviluppo.

Gordon ed il team sono stati in grado di dimostrare che le IgA si legano ad alcuni ceppi batterici presenti nel microbiota in via di sviluppo, ma non in altri. Essi hanno inoltre dimostrato che questo modello IgA “targeting” non è semplicemente un riflesso  del cambiamento dell’abbondanza di questi ceppi nella comunità microbica in via di maturazione. Studiando i microbi intestinali nei bambini nei primi mesi di vita, i ricercatori hanno trovato che il modello IgA mira dei batteri molto diversi tra le famiglie, m in seguito si è evoluto verso un “programma” condiviso, durante il secondo anno di vita dei neonati.

Cercando di identificare al di là della genetica umana, fattori che potrebbero controllare il “targeting” delle IgA, i ricercatori hanno trapiantato campioni di microbiota intestinale ottenuti da due coppie di gemelli di 6 e 18 mesi, in topi giovani privi di germi. I topi sono stati alimentati con una dieta che ha simulato il passaggio dall’alimentazione con solo latte, all’alimentazione con cibi soidi e per amor di confronto, il passaggio di nuovo all’alimentazione con solo latte. I modelli specifici per età di IgA “targeting” osservati nelle due coppie di gemelli, sono stati riprodotti nel modello animale. Inoltre, alcune, ma non la maggior parte delle risposte di IgA sono state colpite da “interruttori” presenti nella dieta, suggerendo che la dieta gioca un qualche ruolo nell’attivazione delle IgA, ma che le proprietà intrinseche dei batteri, come le loro caratteristiche superfici, hanno un ruolo più importante che determina il target da parte del sistema immunitario intestinale.

Il gruppo di Gordon sta cercando di determinare se il programma condiviso di normale maturazione delle risposte immunitarie di IgA nell’intestino osservato in questi gemelli vale anche per i neonati e bambini che vivono in diverse regioni del mondo, comprese le zone dove la malnutrizione è dilagante.

Lo studio suggerisce anche un nuovo motivo per cui l’immunità intestinale potrebbe non funzionare. Mentre alcuni individui possono semplicemente non avere una sufficiente quantità di IgA nell’intestino, altri possono avere carenze di IgA precedentemente non apprezzate che si presentano sotto forma di modelli anormali di risposta delle IgA ai batteri intestinali.

” La questione è se le deviazioni dal normale modello di sviluppo della flora batterica intestinale e delle risposte IgA nell’intestino potrebbero tradursi in un aumento del rischio di infezioni da parte di batteri che causano la diarrea e risposte insufficienti alle vaccinazioni comunemente associati con la malnutrizione  o se alla base di questi disturbi potrebbero esserci  dei “guasti” nelle barriere biologiche che separano il corpo dall’ invasione di “stranieri” come i microbi residenti nell’intestino”, ha concluso Gordon.

Salvatore Gemmellaro

Fonte: Washington University School of Medicine in St.Louis

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Non ho mai fatto della Scienza solo una materia di studio ed una passione personale, ma l’ho sempre ammirata come un’opera d’arte. Riesco a vederne la bellezza. I miei contemporanei probabilmente vedono solamente basi di Rna, gli enzimi. Io vedo Picasso, le più stupende sculture della biologia, vedo i Virus. Sono laureando in Scienze Biologiche, ed intendo dar del mio, in futuro, nel mondo della ricerca scientifica.

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