Malattie neurodegenerative: il controverso ruolo dei microrganismi.

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Il sistema nervoso centrale (SNC) elabora tutte le informazioni provenienti dal sistema nervoso periferico. Esso è costituito dal cervello e dal midollo spinale, ed il funzionamento integrato di questi due organi ci rende coscienti del mondo circostante, ci permette di provare emozioni, di generare pensieri ed idee, di ragionare e di comunicare. Proprio per questo motivo quando il sistema nervoso centrale viene danneggiato tutto il nostro organismo ne risente radicalmente.

Descrizione completa del sistema nervoso nell'uomo
Figura 1 – Descrizione completa del sistema nervoso nell’uomo. [Fonte: Wikipedia.com]

Le malattie neurodegenerative

Le patologie del sistema nervoso centrale vengono dette malattie neurodegenerative, esse sono dovute all’instaurarsi di un processo cronico che porta alla morte dei neuroni. Il motivo per cui inizia la degenerazione neuronale è ancora del tutto oscuro. Il deterioramento del tessuto nervoso può portare a deficit cognitivi, demenza, alterazioni motorie e spesso anche a disturbi comportamentali e psicologici. È un processo correlato con l’invecchiamento dell’organismo ed è dovuto ad un aumento dei radicali liberi, i quali inducono danni ossidativi al cervello.

Ma cosa c’entrano i microrganismi?

Una delle svolte più importanti nella comprensione di queste patologie, è stata scoprire che l’invecchiamento del cervello coinvolge molti fattori, spesso anche estranei al tessuto nervoso stesso, come i microrganismi. Il loro ruolo nell’insorgenza delle malattie neurodegenerative è ancora oggi incerto. Se da un lato una sana popolazione microbica può rafforzare il nostro sistema immunitario, d’altro canto alcuni microrganismi opportunistici possono instaurarsi nel tessuto nervoso, provocando delle infiammazioni dannose per il tessuto stesso. Dunque, l’insorgenza di una malattia neurodegenerativa in età avanzata può essere il frutto delle diverse infezioni microbiologiche subite durante il corso della vita.

La biologia delle malattie neurodegenerative

Tra le malattie neurodegenerative possiamo collocare tantissime diverse patologie, tra cui alcune molto diffuse come:

  • L’Alzheimer: caratterizzato da un progressivo declino cognitivo accompagnato dalla perdita di memoria. I soggetti affetti da Alzheimer presentano nel cervello un accumulo di placche amiloidi e ammassi neurofibrillari.
Malattie neurodegenerative: alzheimer, effetti sul cervello
Figura 2 – Comparazione cervello sano e cervello affetto da Alzheimer. Fonte: [Alzheimer’s disease brain comparison – Malattia di Alzheimer – Wikipedia]
ammassi neurofibrillari nell'ippocampo tipici delle malattie neurodegenerative
Figura 3 – Accumulo di ammassi neurofibrillari nella regione dell’ippocampo. [Fonte: wikidoc.org]
  • Il Morbo di Parkinson, caratterizzato da una progressiva perdita del controllo motorio che si manifesta con tremori, rigidità e difficoltà nel controllare i muscoli. Questi sintomi derivano da una carenza nella produzione del neurotrasmettitore dopamina da parte della substantia nigra e dalla formazione – nei casi precoci e più gravi – dei corpi di Lewy.
corpi di lewy
Figura 4 – Corpo di Lewy (in marrone). [Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7533521]

Il fulcro di entrambe queste malattie neurodegenerative – e di tantissime altre – è rappresentato da una condizione di neuroinfiammazione, in cui sono coinvolte le cellule microgliali, ossia le cellule immunitarie del sistema nervoso. In particolare, queste cellule si attivano in seguito ad un “segnale di pericolo” e vanno a produrre specie reattive dell’ossigeno (ROS), ossido nitrico (NO) e tutta una serie di citochine infiammatorie che vanno ad agire sulle cellule vicine provocando un feedback positivo, a causa del quale anche quest’ultime inizieranno a produrre le sostanze impiegate nel processo di infiammazione. Inoltre, un ruolo di protezione del sistema nervoso centrale è svolto dalla barriera ematoencefalica che evita che sostanze nocive, ma anche microrganismi patogeni, possano penetrare all’interno del cervello. Dunque, un indebolimento della barriera ematoencefalica potrebbe favorire l’insorgenza di infezioni nel tessuto nervoso.

cellule microgliali responsabili dell'infiammazione alla base delle malattie neurodegenerative
Figura 5 – Cellule microgliali al microscopio. [Fonte: Pinterest.co.kr]
barriera ematoencefalica
Figura 6 – Rappresentazione schematica della Barriera Ematoencefalica, differenze con i normali capillari. [Fonte: sciencecue.it]

Il ruolo dei microrganismi

Come abbiamo detto, diverse evidenze suggeriscono che alcuni microrganismi possono accedere al cervello, causando un’infiammazione che potrebbe attivare la progressiva degenerazione del tessuto nervoso. Tale ipotesi, deriva dal ritrovamento in pazienti affetti da malattie neurodegenerative di virus, batteri e anche alcuni protozoi nel cervello stesso. Inoltre, come emerso dallo studio sull’Alzheimer “The antimicrobial protection hypothesis of Alzheimer’s disease”, la formazione di placche amiloidi e ammassi neurofibrillari non sono considerate caratteristiche intrinseche della patologia, ma sembrano derivare da una risposta immunitaria innescata in seguito ad un’infezione microbica. Bisogna specificare che ad oggi, non conosciamo un microrganismo preciso come possibile causa delle malattie neurodegenerative ma questa ipotesi e queste osservazioni aprono la strada a molte ricerche, le quali potrebbero aiutarci nella lotta contro queste importanti patologie.

Ma quali sono i microorganismi che possono infettare il cervello, e che quindi potrebbero effettivamente avere un ruolo nell’insorgenza delle malattie neurodegenerative?

I virus

Herpes simplex virus 1 (HSV-1): sono dei virus che si sono co-evoluti con l’uomo, sono molto diffusi tra la popolazione e spesso si stabiliscono nel nostro organismo dove restano latenti nei tessuti e negli organi, compreso il cervello. Tracce significative di HSV-1 sono state ritrovate, post-mortem, in soggetti affetti da Alzheimer in quantità molto più elevate rispetto ad individui sani, e addirittura il DNA del virus è stato ritrovato proprio nelle placche amiloidi, a conferma dell’ipotesi precedente. Da studi condotti sui topi, inoltre, è emerso che infezioni ripetute con HSV-1 inducono una patologia cronica simile all’Alzheimer. In particolare, l’infezione da HSV-1 induce un’inibizione dell’autofagia, un processo di fondamentale importanza per la rimozione dei detriti cellulari nel tessuto nervoso stesso. Alla base di molte malattie neurodegenerative è presente proprio un’autofagia disfunzionale.

Herpes simplex  1
Figura 7 – Herpes simplex a microscopio elettronico. [Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=816414]
  • Sars-CoV-2: proprio il nuovo coronavirus ha riaperto il dibattito sull’influenza dei microorganismi nell’insorgenza delle malattie neurodegenerative. Ad oggi, non siamo ancora in grado di affermare con certezza che l’infezione da Sars-CoV-2 possa portare a degenerazione del tessuto nervoso, ma abbiamo osservato diversi effetti neurologici in individui che presentano l’infezione. La chiave d’ingresso del virus nelle cellule, ovvero il recettore ACE2, risulta essere molto espresso nel sistema nervoso centrale, e anche se i neuroni non rappresentano il sito preferenziale di infezione, tracce di Sars-CoV-2 sono state ritrovate, post-mortem, nei neuroni del cervello di alcuni pazienti. Da ciò deriva l’ipotesi di alcuni ricercatori, sulla possibilità che l’esposizione al nuovo coronavirus possa aumentare, in futuro, la probabilità d’insorgenza di malattie neurodegenerative.
Sars-CoV-2 a microscopio elettronico
Figura 8: Sars-CoV-2 a microscopio elettronico. Fonte: [rawpixel.com]

Batteri e protozoi

Un ruolo nell’insorgenza dell’Alzheimer sembra averlo il batterio Porphyromonas gingivalis, che causa un’infiammazione cronica gengivale chiamata parodontite. Anche se i dati che abbiamo a disposizione attualmente sono ancora troppo pochi, la comprensione del microbiota orale potrebbe portare ad un ulteriore comprensione della patologia.

Anche Chlamydia pneumoniae è associato all’insorgenza di malattie neurodegenerative. In studi condotti sul cervello di individui affetti da Alzheimer, il patogeno respiratorio è stato ritrovato nel 90% dei campioni osservati.

Infine, Toxoplasma gondii, un parassita molto comune, possiamo considerarlo come uno dei fattori scatenanti la neurodegenerazione sia in modelli animali che tra la popolazione umana.

Amiloidosi batterica

La deposizione di amiloidi rappresenta un meccanismo immunitario innato ma fibre amiloidi-simili vengono prodotte dai microorganismi stessi durante la produzione di biofilm. Diversi studi suggeriscono che la formazione delle placche nel cervello, tipiche dei processi neurodegenerativi, siano prodotte dai microbi stessi che creano biofilm per proteggersi dal sistema immunitario. Tantissimi componenti del microbiota umano, come Streptococcus, Staphylococcus, Klebsiella, Citrobacter ed Escherichia coli, sono in grado di produrre amiloidi batterici.

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L’ipotesi di una possibile correlazione tra l’insorgenza delle malattie neurodegenerative e le infezioni batteriche è nata proprio in seguito alla comprensione del vastissimo microbiota. I microrganismi che ci fanno da “coinquilini” sono di fondamentale importanza per lo sviluppo del nostro sistema immunitario e ad esempio i microrganismi intestinali ci aiutano quotidianamente a trasformare i cibi che ingeriamo in metaboliti utili. I batteri nel nostro intestino scindono le fibre indigeribili, producendo gli acidi grassi a catena corta. Tra questi ricordiamo il butirrato è una potente molecola antinfiammatoria che va ad inibire l’attività delle cellule microgliali e rafforza la barriera ematoencefalica.

Lo stato di disbiosi e l’influenza sulle malattie neurodegenerative

Quando c’è uno squilibrio all’interno del microbiota si entra in uno stato di disbiosi, da cui può derivare un’infiammazione sistemica (FIg. 9). Tale condizione può andare ad influenzare il microbiota stesso, ad esempio la popolazione batterica che digerisce le fibre perde terreno a favore di altri batteri, dunque si avrà una minore produzione di butirrato, il quale non andrà ad esercitare gli effetti benefici sopra citati.

schema della condizione di disbiosi
Figura 9: Descrizione schematica della disbiosi. Fonte: [wikipedia.org]

Conclusioni

Ovviamente l’insorgenza di queste patologie del sistema nervoso centrale è frutto di tutta una serie di fattori concausali, tra cui anche fattori genetici. Notiamo però, che esse sono molto più diffuse nei paesi sviluppati, come l’America del Nord, in cui c’è un tasso elevato di malattie metaboliche cardiovascolari accompagnate da un microbiota squilibrato. Questo suggerisce che, sicuramente, lo stato di disbiosi incontrollato e l’alterazione sistemica del microbiota portano all’insorgenza di uno stato di neuroinfiammatorio. Andando a rinforzare le comunità microbiche che popolano il nostro organismo potremmo evitare l’infiammazione e tutte le patologie correlate e addirittura potremmo proteggere il nostro sistema nervoso centrale da microrganismi opportunistici. Condurre uno stile di vita sano, dunque, resta ancora una volta uno dei punti fondamentali che consente all’organismo di mantenersi in salute!

Greta Guida

Fonti

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