I batteri intestinali possono controllare il movimento

Un nuovo studio conferisce un nuovo significato  su cosa significhi "fare scelte di pancia". I risultati, pubblicati su Nature, suggeriscono che i batteri intestinali possono controllare il movimento nelle mosche della frutta e identificano i neuroni coinvolti in questa risposta. Lo studio è stato supportato dall'Istituto Nazionale di Disordini Neurologici e Ictus (NINDS), parte del National Institutes of Health.

"Questo studio fornisce ulteriori prove di una connessione tra l'intestino e il cervello, e in particolare delinea come i batteri intestinali possono influenzare il comportamento, compreso il movimento", ha detto Margaret Sutherland, Ph.D., direttore del programma presso NINDS.

I ricercatori guidati da Sarkis K. Mazmanian, Ph.D., professore di Microbiologia presso il California Institute of Technology di Pasadena, e la studentessa Catherine E. Schretter, hanno osservato che le mosche prive di batteri intestinali  erano iperattive. Per esempio hanno camminato più velocemente su distanze maggiori, e si sono concesse pause più brevi rispetto alle mosche che avevano livelli normali di microbi. Il Dr. Mazmanian e il suo team hanno studiato i modi in cui i batteri intestinali possono influenzare il comportamento nei moscerini della frutta.

"La locomozione è importante per una serie di attività come l'accoppiamento e la ricerca del cibo. Si è scoperto che i batteri intestinali possono essere fondamentali per i comportamenti fondamentali negli animali ", ha detto il dott. Mazmanian.

Le mosche della frutta trasportano da cinque a 20 diverse specie di batteri e la squadra del Dr. Mazmanian ha trattato gli animali privi di flora batterica con ceppi individuali di tali microbi. Quando le mosche ricevevano Lactobacillus brevis, i loro movimenti rallentavano a velocità normale. L. brevis era una delle due sole specie di batteri che ripristinava il comportamento normale nelle mosche prive di flora batterica.

Il gruppo del Dr. Mazmanian ha anche scoperto che la molecola Xilosio isomerasi (Xi), una proteina che scompone lo zucchero e si trova in L. brevis, può essere fondamentale per questo processo. Isolando la molecola e trattando con essa mosche prive di microbi, questo era sufficiente per rallentare quelli che avevano un'andatura più veloce.

Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che Xi può regolare il movimento modulando i livelli di alcuni carboidrati, come il trealosio, che è lo zucchero principale presente nelle mosche ed è simile al glucosio dei mammiferi. Le mosche a cui era stato dato Xi avevano livelli più bassi di trealosio rispetto alle mosche prive di microbi non trattate. Quando le mosche trattate con Xi che mostravano un comportamento normale ricevevano solo il trealosio, riprendevano i movimenti rapidi suggerendo che lo zucchero era in grado di invertire gli effetti di Xi.

Successivamente i ricercatori hanno esaminato il sistema nervoso delle mosche per vedere quali cellule erano coinvolte nel movimento diretto dai batteri. Quando la squadra del Dr. Mazmanian ha attivato i neuroni che producono l'octopamina, quell'attivazione annullava l'effetto di L. brevis sulle mosche prive di microbi. Di conseguenza, le mosche che in precedenza avevano rallentato l'andatura  dopo aver ricevuto il batterio o Xi, hanno ripreso il loro comportamento di "speedwalking" (andatura veloce). Anche l'attivazione delle cellule nervose produttrici di octopamina nelle mosche con normali livelli di batteri ha causato un movimento più veloce. Tuttavia, l'attivazione di neuroni che producono altri prodotti chimici del cervello non ha influenzato i movimenti delle mosche.

Secondo il dottor Mazmanian, Schretter e i loro colleghi, Xi potrebbe monitorare lo stato metabolico delle mosche, inclusi i livelli di nutrienti, e quindi segnalare ai neuroni dell'octopamina se devono accendersi o spegnersi, con conseguenti cambiamenti nel comportamento.

Invece dell'octopamina, i mammiferi producono una sostanza chimica comparabile denominata noradrenalina, che controlla il movimento.

"I batteri intestinali possono avere un ruolo simile nella locomozione dei mammiferi e persino nei disturbi del movimento come si ha nel morbo di Parkinson", ha affermato il dott. Mazmanian.

Sono necessarie ulteriori ricerche per vedere se i batteri controllano il movimento in altre specie, compresi i mammiferi. Inoltre, studi futuri esamineranno ulteriormente come Xi è coinvolto in questi comportamenti.

Fonte: NIH