Lipopolissaccaridi batterici: il ruolo di Akkermansia muciniphila

Cos’è LPS?

I lipopolisaccaridi batterici (LPS) sono tipicamente costituiti da un dominio idrofobo noto come lipide A (o endotossina), un oligosaccaride “core” non ripetitivo e un polisaccaride distale (o antigene O).

Molti LPS in diversi batteri Gram-negativi sono patogeni umani o vegetali.
Le endotossine sono quindi, componenti della parete cellulare dei batteri Gram – e dal punto di vista chimico sono dei appunto lipopolisaccaridi, cioè molecole di grassi legate a molecole di zuccheri.

L’attività tossica è associata alla parte lipidica e la attività immunogenetica è collegata con la parte glucidica. Le endotossine quindi non sono composti extracellulari prodotti dai batteri ma sono componenti parte della membrana batterica che hanno azione tossica solo in seguito alla disgregazione cellulare.

Il lipolisaccaride (LPS), componente essenziale della parete cellulare batterica, é prerequisito per la sopravvivenza cellulare e serve come barriera potenziale contro antimicrobici nella membrana esterna dei batteri Gram negativi. LPS sono differenti nei diversi batteri, la variabilità è a carico della catena esterna del polisaccaride O-specifico che caratterizza anche antigenicamente i tipi e ceppi batterici, conferendo una minore o maggiore aggressività e/o patogenicità.

Come reagisce il nostro corpo

I meccanismi biologici per riconoscere e reagire ai LPS sono più caratteristici di un ormone che di una tossina. Nei mammiferi esiste una proteina di trasporto dedicata (LPB), un complesso recettore cellulare (TLR4) ed un sistema di risposta antagonista specifici alla tossina.

LPB é una proteina della fase acuta dell’ infiammazione indotta da IL-6 e IL-1. Oltre al fegato, anche polmoni, reni e cuore sono coinvolti nella produzione della LPB. Lipopolisaccaridi sono anche detti endotossine perché rilasciati dopo replicazione o lisi (morte) batterica: sono presenti dappertutto inclusi terreno, aria e acqua.

Negli individui sani, l’epitelio intestinale ed altri epiteli come su pelle e polmoni, rappresentano una barriera efficiente che previene il passaggio del LPS nel comparto sanguigno. L’intestino é la prima linea di difesa contro le endotossine e, se l’integrità viene compromessa a causa della nutrizione, lo stress o lo stato metabolico, il trasporto di endotossine può aumentare; per esempio, lo stress da calore aumenta la permeabilità intestinale.

La restistenza trans-epiteliale (TER o TEER) del monostrato di cellule delle membrane epiteliali intestinali é un buon indicatore del grado di organizzazione delle giunzioni strette intercellulari e in ultima analisi dell’integrità intestinale. Il Lps é quindi in grado di diminuire la TER diminuendo l’espressione delle giunzioni strette, attraverso la mobilizzazione della citochina TNFα responsabile di tale effetto.

L’effetto viene riscontrato principalmente nel tratto digiuno del tenue, con un effetto di accorciamento dei filamenti di actina negli enterociti e interrompendo la struttura delle giunzioni strette; la TER viene ridotta e così viene aumentato il trasporto para-cellulare indiscriminato di molecole, così come la fuoriuscita di patogeni nel sistema circolatorio.

In che patologie/condizioni è più frequente endotossinemia

L’endotossemia cronica si verifica comunemente nell’obesità ed è un fattore importante che induce infiammazione sistemica che porta alla sindrome metabolica. Sono stati descritti aumenti moderati della LPS batterica dopo pasti arricchiti con grassi nei topi e in volontari.

Nel topo, una dieta ricca di grassi induce endotossiemia, infiammazione del tessuto adiposo viscerale e squilibrio del glucosio migliorato dagli antibiotici. I livelli sierici di LPS (endotossiemia) sono circa il doppio nei soggetti obesi, diabetici e soggetti con una dieta ricca in grassi.

I prodotti della parete cellulare del microbiota commensale luminale che attraversano la barriera gastrointestinale possono indurre endotossiemia. Pertanto, l’endotossemia deve derivare da cambiamenti nel microbiota o / e dall’aumentata permeabilità gastrointestinale.

L’aumento del LPS potrebbe verificarsi attraverso dei processi che implicano un aumento della formazione dei chilomicroni (alimentazione ricca di grassi), una riduzione dell’integrità della barriera intestinale e/o una diminuzione dell’attività della fosfatasi alcalina, enzima responsabile del taglio del LPS nell’intestino (Delzenne N.M., 2013).

Un batterio potrebbe ridurre la diffusione di LPS

Studi condotti sull’uomo hanno rivelato che avvengono dei cambiamenti nel genere o nelle specie della flora residente, associate con obesità e diabete di II tipo.

Dunque, il microbiota intestinale è in grado di promuovere e sviluppare resistenza all’insulina e il diabete attraverso l’induzione dell’endotossiemia metabolica. Un recente studio ha definito il ruolo protettivo del batterio Akkermansia muciniphila contro lo sviluppo di malattie metaboliche. Questo batterio appartiene al phylum Verrucomicrobia, ed è un batterio muco-degratante, localizzato nello strato mucoso, è presente dall’1%-4% nella popolazione batterica del colon.

L’abbondanza di questo batterio muco-degradante è inversamente correlata al peso corporeo sia nell’uomo che nei roditori e, una sua carenza è associata sia al diabete di primo tipo che di tipo II.

Cioè, per riassumere, il batterio è più abbondante nell’intestino di soggetti sani rispetto a quello di pazienti diabetici e obesi rispetto a pazienti con malattie intestinali e disturbi metabolici.

E’ stata confermata, una correlazione inversa tra l’abbondanza di A. muciniphila e il peso corporeo, infiammazione, sindrome metabolica , diabete di tipo 1 e di tipo 2. Per cui normalizzare la carica batterica di A. muciniphila attraverso l’uso di prebiotici/probiotici è correlata con un miglioramento del profilo metabolico e, riduzione della massa grassa, dell’endotossiemia metabolica, del tessuto adiposo, dell’infiammazione del tessuto adiposo e della resistenza all’insulina.

Inoltre, sembra che la somministrazione di A. muciniphila porti ad un aumento dei livelli intestinali di endocannabinoidi che controllano l’infiammazione, l’integrità della barriera intestinale, e la secrezione di
peptide intestinale.

Nell’insieme, il crescente numero di prove provenienti da studi su animali e umani suggerisce che A. muciniphila è un probiotico altamente promettente, in particolare il suo potenziale per la prevenzione e il trattamento del diabete, dell’obesità e dei loro disturbi metabolici associati, ciò è di grande interesse per la ricerca futura e sviluppo.

Sara Baldazzi

Fonti

  • https://www.vialattea.net/content/1711 /
  • https://www.3tre3.it/articoli/anche-i-batteri-morti-causano-problemi-pericolo-dei-lipopolisaccaridi_5852/
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4931227/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6223323/

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