Come eludere il sistema immunitario? Ci pensa l’alleanza batteri-fagi!

Il sistema immunitario è il sistema di difesa, utilizzato dal nostro organismo, contro i patogeni. Ma come mai il nostro organismo “tollera” alcuni microrganismi, come quelli che costituiscono il microbioma? Potrebbe “tollerare” anche gli agenti patogeni esterni?

A questa domanda hanno dato risposta l’immunologo Paul Bollyky e il suo team di ricerca, operante alla Stanford University of California, in un articolo pubblicato su Science lo scorso 28 marzo.

In particolar modo, questo gruppo di ricerca si è focalizzato su un batterio molto particolare, Pseudomonas aeruginosa (Figura 1), un batterio Gram negativo, resistente a molti antibiotici e che sembra essere molto diffuso nell’ambiente ospedaliero. Negli Stati Uniti, infatti, è responsabile di circa il 10% delle infezioni contratte in ospedale. Una percentuale che ha sicuramente destato dei sospetti!

Figura 1: Microfotografia di una colonia di Pseudomonas aeruginosa, ottenuta con un microscopio elettronico a scansione.

Inoltre, su P. aeruginosa sappiamo che questo sia responsabile di infezioni croniche. Ma come è possibile che questo accada? La risposta viene da un virus, o meglio da un batteriofago: il fago Pf (Figura 2).

Figura 2: Microfotografia elettronica di un gruppo di batteriofagi Pf.

Questo fago entra nel nostro organismo con la cellula batterica, attraverso le ferite. A differenza dei comuni fagi utilizzati nella terapia fagica, che operano un ciclo litico per uccidere il batterio, il fago Pf vive in sintonia con il suo ospite e, anzi, ne permette la sopravvivenza nell’organismo.

Per comprendere al meglio questa relazione per noi così inusuale, i ricercatori hanno raccolto tamponi di ferite croniche infette da 111 individui. Di questi tamponi, 37 erano riconducibili a infezioni da P. aeruginosa e, di questi ultimi, il 68% presentava anche il fago Pf.

Dopo questi primi risultati, ottenuti in ambito umano, è stato testato il modello murino: alcuni topi sono stati infettati, a livello delle ferite aperte, da batteri contenenti il fago Pf, altri, invece, hanno ricevuto solo il batterio.
Il risultato?
Nei primi topi, l’infezione si è sviluppata con un numero di batteri 50 volte inferiore, nonché anche la probabilità di morte era aumentata.

Successivamente, è stato messo a punto un vaccino contro il fago Pf, che è stato somministrato ai topi, prima dell’infezione. In questo caso si è ottenuto un aumento della protezione contro P. aeruginosa (anche in presenza del fago). Lo stesso risultato si è ottenuto con una immunizzazione passiva con anticorpi monoclonali.

Il meccanismo alla base di questo tipo di infezione non è ancora del tutto chiaro: pare che alla basa ci sia il ciclo lisogenico, a cui va incontro il fago, che non porta alla morte del batterio.

Al momento dell’ingresso del batterio nell’organismo, il sistema immunitario lo riconosce come minaccia e si attiva. La prima risposta è la fagocitosi delle cellule batteriche ed è qui il problema. La fagocitosi della cellula batterica porta all’interno delle cellule del sistema immunitario anche il fago Pf che, qui, rilascia il suo RNA e porta all’inibizione della fagocitosi (Figura 3). Cosa significa questo? Il sistema immunitario riesce ad eliminare solo un numero esiguo di cellule batteriche, ma rivolge la sua attenzione verso i fagi presenti nell’area in cui si trovano. Il batterio si è, così, messo in salvo e può continuare la sua infezione.

Figura 3: Immagine ottenuta tramite microscopio confocale che mostra l’endocitosi del fago Pf all’interno di cellule del sistema immunitario (cellule dendritiche e altri leucociti).

Probabilmente, il sistema immunitario si attiva verso il fago poiché lo scambia per un comune virus umano a causa della produzione di RNA a doppio filamento (tipico dei virus umani).

È su questo che si stanno basando gli ulteriori studi condotti dal team di ricerca di Bollyky, che si stanno occupando di comprendere al meglio come faccia il virus ad interagire con l’organismo e quali metodiche utilizzare per curarne le infezioni. Inoltre, si sta testando il vaccino contro il fago Pf anche su altre specie animali, come maiali con ustioni o ferite sulla pelle.

I risultati, fino ad ora ottenuti, hanno sorpreso il mondo intero e, per questo motivo, Bollyky si augura che altri gruppi si mettano all’opera per identificare altri rapporti batteri-virus che funzionano allo stesso modo di quello qui analizzato. Probabilmente una simbiosi simile è alla base della tolleranza del sistema immunitario nei confronti del microbioma, che a partire da queste evidenze, potrà essere studiato in maniera ancora più approfondita.

Emanuela Pasculli

Informazioni su Emanuela Pasculli 51 Articoli
Laureanda in Biotecnologie Mediche e Farmaceutiche in quel di Bari. Sono una ragazza molto curiosa e mi piace osservare ciò che mi circonda e trovare una risposta alle mie tremila domande. Grazie a questo blog ho unito due passioni: la microbiologia e la scrittura e spero che questo sia solo il punto di partenza.

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