Guida batterica per costruire un microbioma

Una guida batterica per la costruzione di un microbioma

A differenza dei patogeni invasori, attaccati dal sistema immunitario, alcuni batteri buoni nell'intestino invitano una risposta immunitaria per stabilire una colonizzazione robusta dell'intestino

L'intestino dei mammiferi è caldo, umido e incredibilmente ricco di sostanze nutritive - un ambiente perfetto per la crescita batterica. Le comunità di "batteri buoni" nell'intestino, comunemente definiti microbiomi, sono partner vitali per il corpo, aiutano a digerire le fibre, a estrarre sostanze nutritive e a prevenire varie malattie. Conosciamo tutti le risposte immunitarie e le malattie che derivano da batteri cattivi, o patogeni, che entrano nel corpo - quindi, se il sistema immunitario si è evoluto per respingere i microbi, come fanno i mammiferi a mantenere relazioni armoniose con i batteri benefici nell'intestino? Una nuova ricerca illustra come una particolare specie di batteri benefici imbrigli effettivamente la risposta immunitaria del corpo per potersi stabilire comodamente nell'intestino.

Gregory Donaldson, ha guidato i ricercatori del laboratorio di Mazmanian a esaminare un microbo chiamato Bacterioides fragilis .

La particolare specie si trova abbondantemente nell'intestino crasso di molti mammiferi, compreso l'uomo, ed è stata precedentemente dimostrata dal laboratorio di Mazman, capace di proteggere i topi da alcuni disturbi infiammatori e neurologici come la malattia infiammatoria intestinale e la sclerosi multipla. Interessante notare che, sebbene ci siano più ceppi di B. fragilis , le persone sane formano una relazione monogama a lungo termine con un solo ceppo.

" Altri studi hanno dimostrato che la maggior parte delle persone,- afferma Donaldson -  porta lo stesso ceppo di B. fragilis per tutta la vita e si voleva capire a livello molecolare come questi batteri siano in grado di colonizzare l'intestino in modo stabile e, a lungo termine."

In primo luogo, si è esaminata la relazione simbiotica di B. fragilis con l'intestino osservando fisicamente i luoghi in cui si trovano i batteri. Utilizzando l'imaging al microscopio elettronico su campioni di intestini di topo,

Bacterioides fragilis a sx che colonizza il colon di un topo

si è visto che B. fragilis si aggrega in aggregati in profondità all'interno dello spesso strato di muco che riveste l'intestino, vicino alle cellule epiteliali che rivestono la superficie dell'intestino. Donaldson e i suoi collaboratori hanno teorizzato che questa nicchia spaziale è necessaria affinché una singola specie si insedi e stabilisca un punto d'appoggio stabile.

Poi si è puntato a determinare quali meccanismi permettessero a B. fragilis di colonizzare una tale nicchia nell'intestino. Si è scoperto che ogni batterio  B. fragilis è racchiuso in una capsula densa fatta di carboidrati. La capsula è tipicamente associata a patogeni (batteri cattivi) che tentano di nascondersi dal riconoscimento e dall'attacco del sistema immunitario del corpo. I batteri mutanti privi di questa capsula non possono aggregarsi e non abitano nello strato mucoso. Quindi, si è teorizzato che i carboidrati capsulari sono necessari ai ceppi di B. fragilis per monopolizzare la loro nicchia nell'intestino.

Poiché le capsule batteriche erano note per essere correlate a una risposta immunitaria in batteri patogeni, Donaldson e Mazmanian ipotizzarono che potesse esserci  una risposta immunitaria alla capsula di B. fragilis . Infatti, si è scoperto che vi sono anticorpi, proteine ​​immunitarie che afferrano e contrassegnano specifici batteri o virus per altre cellule immunitarie capaci di inghiottire e distruggere, ed erano vincolanti per la capsula B. fragilis nell'intestino. Un particolare tipo di anticorpo, immunoglobulina A o IgA, si trova in tutto l'intestino - in realtà, è il tipo di anticorpo più abbondantemente prodotto negli esseri umani - ma le sue funzioni specifiche sono ancora enigmatiche.

Normalmente, una risposta anticorpale significa morte imminente per batteri patogeni. Curiosamente, l'IgA non influisce negativamente sulla maggior parte dei batteri che normalmente vivono nell'intestino. Nel caso di B. fragilis , si è scoperto che in realtà aiuta questi batteri a rimanere attaccati alle cellule epiteliali. Si ritiene che questa risposta di IgA alla capsula di B. fragilis aiuti ad ancorare i batteri alla superficie epiteliale, fornendo così un vantaggio. "È sorprendente scoprire, -afferma Donaldson- che una risposta immunitaria aiuta effettivamente i batteri benefici a prosperare, il che a sua volta aiuta l'ospite a prosperare. Lo studio dell'immunologia è stato sviluppato principalmente nel contesto di batteri patogeni, ma ci sono migliaia di miliardi di batteri nell'intestino, e il più delle volte nessuno di loro ti sta facendo star male. La ricerca mostra che esiste un riconoscimento immunitario attivo di questi batteri ma li aiuta piuttosto che ostacolarli, il che suggerisce che il sistema immunitario è più di un semplice sistema di difesa e che gli anticorpi non sono solo delle armi."                                                                                                                       In futuro, si ha in programma di studiare come nasce la risposta anticorpale dell'intestino e perché aiuta B. fragilis mentre altri anticorpi danneggiano i batteri. In definitiva, si  potrebbero utilizzare queste scoperte per migliorare la colonizzazione da altri batteri benefici, attraverso l'uso di probiotici.

"Negli ultimi dieci anni, molti studi, -afferma Mazmanian- hanno profilato il microbioma intestinale in una varietà di malattie, stili di vita, geografie e successiva nascita . Si è appreso che la composizione della comunità del microbioma è correlata a condizioni particolari - per esempio, le configurazioni alterate del microbioma possono contribuire alla malattia infiammatoria intestinale, all'autismo e alla malattia di Parkinson. E’ rimasto in gran parte sconosciuto , come viene stabilito e mantenuto un microbioma. In primo luogo, questa ricerca rivela un meccanismo molecolare mediante il quale specifici batteri benefici promuovono attivamente la colonizzazione intestinale a lungo termine coinvolgendo e cooptando il sistema immunitario, piuttosto che tentare di eluderlo come fanno gli agenti patogeni, correggendo alla fine gli squilibri dei microbiomi.