Il microbioma regola il sistema immunitario intestinale

Gli scienziati sanno da tempo che i batteri nell’intestino, noti anche come microbioma, svolgono una varietà di funzioni utili per i loro ospiti, come ad esempio disaggregare le fibre alimentari nel processo digestivo e produrre vitamine K e B7.

Tuttavia, un nuovo studio rivela un altro ruolo utile svolto dal microbioma.

Un team di ricercatori della Brown University ha scoperto che nei topi il microbioma dell’intestino regola il sistema immunitario dell’ospite, in modo che quest’ultimo, invece di attaccare i batteri, coesista pacificamente con essi.

I batteri moderano i livelli di vitamina A attivi nell’intestino proteggendo il microbioma da una risposta immunitaria iperattiva. Questa intuizione potrebbe rivelarsi importante per la comprensione e il trattamento delle malattie autoimmuni e infiammatorie, ha detto Shipra Vaishnava, assistente professore di microbiologia molecolare e immunologia presso la Brown. “Molte di queste malattie sono attribuite ad una maggiore risposta immunitaria o attivazione immunitaria, ma abbiamo trovato un nuovo modo in cui i batteri nel nostro intestino possono smorzare la risposta immunitaria“, ha detto Vaishnava.Questa ricerca potrebbe essere fondamentale nel determinare terapie nel caso di malattie autoimmuni come il morbo di Crohn o altre malattie infiammatorie dell’intestino, oltre a carenza di vitamina A“.

Il microbioma dell’intestino è un ecosistema costituito da 100 miliardi di batteri che si sono evoluti per vivere nelle condizioni speciali dell’intestino, ha detto Vaishnava. La stragrande maggioranza di questi batteri non danneggia i loro ospiti ma è invece utile. Un microbioma sano, proprio come una foresta sana, ha molte specie che coesistono insieme e possono difendersi da intrusi ostili, come batteri che causano malattie o specie invasive.

Sia negli esseri umani che nei topi, Phyla Firmicutes e Bacteroidetes comprendono la maggior parte della comunità microbica intestinale. Per fare la loro parte nel regolare il sistema immunitario dei loro ospiti, i batteri modificano i livelli di una proteina responsabile della conversione della vitamina A nella sua forma attiva nel tratto gastrointestinale. Il team di Vaishnava ha scoperto che i batteri Firmicutes, in particolare i membri della classe Clostridia, riducono l’espressione di una proteina all’interno delle cellule che rivestono l’intestino. La proteina, retinolo deidrogenasi 7 (Rdh7) converte la vitamina A nella sua forma attiva, acido retinoico. I batteri Clostridi, comuni sia a topi che a uomini, promuovono anche un maggiore accumulo di vitamina A nel fegato. Vaishnava si aspetta che i risultati siano generalizzabili anche alle interazioni tra il microbioma umano e i loro ospiti.

I topi geneticamente modificati per non avere Rdh7 nelle loro cellule intestinali hanno meno acido retinoico nel tessuto intestinale, come previsto dai ricercatori. In particolare, l’intestino dei topi ingegnerizzati aveva meno cellule immunitarie. Altri componenti del sistema immunitario come le cellule con immunoglobulina A e due tipi di cellule T erano gli stessi dei topi standard, suggerendo che Rdh7 è essenziale solo per la regolazione della risposta antimicrobica. I ricercatori non sanno esattamente come viene soppresso Rdh7, ma i batteri Clostridi sono noti per produrre acidi grassi a catena corta che modificano l’espressione del gene ospite.

Come prossimo passo nella loro ricerca, il team studierà come i batteri regolano l’espressione di Rdh7, compreso l’esame di vari acidi grassi a catena corta. Inoltre, il team condurrà ricerche per capire perché la soppressione di Rdh7 è critica. Stanno lavorando su topi geneticamente modificati per esprimere sempre Rdh7 nelle loro cellule intestinali. Vaishnava vuole vedere come questo influisca sul microbioma del topo e se porti a qualsiasi infiammazione o condizione simile alla malattia autoimmune per i topi. Esamineranno anche gli impatti di un maggior accumulo di vitamina A nel fegato a causa della regolazione dei batteri Rdh7.

L’infiammazione nell’intestino è il risultato di interazioni interrotte tra un ospite e il loro microbioma intestinale, ha detto Vaishnava. “Un cambiamento nello stato di vitamina A e nei geni metabolici della vitamina A coincide con le malattie infiammatorie dell’intestino, ma non sappiamo se questo promuova l’infiammazione o meno. Speriamo che aggiungendo la nostra scoperta che i batteri possano regolare il modo in cui la vitamina A viene metabolizzata nell’intestino o immagazzinata possa aiutare a chiarire quanto detto“.

La quantità di proteina che converte la vitamina A, mostrata in verde, varia tra l’intestino di topi normali (CV) e topi senza batteri intestinali (GF). L’immagine di NeuroscienceNews.com è accreditata al giornale Vaishnava Lab e Immunity.

Questi risultati potrebbero fornire indizi sull’importanza del microbioma nell’affrontare la carenza di vitamina A, un problema che è particolarmente diffuso in Africa e nel Sud-Est asiatico. La carenza di vitamina A colpisce circa un terzo dei bambini di età inferiore ai cinque anni, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). La carenza di vitamina A indebolisce il sistema immunitario e aumenta il rischio di malattie infettive.

L’OMS ha fornito ai bambini a rischio i supplementi di vitamina A negli ultimi 25 anni, ma non ha avuto il successo sperato, secondo Vaishnava. Questo studio dimostra che i batteri sono una parte importante dell’assorbimento e della conservazione della vitamina A e forse i bambini hanno bisogno di avere la giusta combinazione di batteri nell’intestino perché gli integratori di vitamina A siano più efficaci, ha aggiunto. “Sia la nostra dieta che i batteri nel nostro intestino sono criticamente legati nel regolare come si comportano le nostre cellule immunitarie“, ha detto Vaishnava. “Trovare ciò che questi legami sono a livello molecolare è importante per capire come utilizzare sia la dieta che i batteri, o entrambi insieme, per avere un effetto terapeutico sulle malattie infiammatorie o infettive“.

Alice Marcantonio

Referenze:

Mayara Grizotte-Lake, et al. Commensals Suppress Intestinal Epithelial Cell Retinoic Acid Synthesis to Regulate Interleukin-22 Activity and Prevent Microbial Dysbiosis. Published: December 18, ARTICLE| VOLUME 49, ISSUE 6, P1103-1115.E6, DECEMBER 18, 2018. DOI:https://doi.org/10.1016/j.immuni.2018.11.018

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