Microbiota malfattore?

Immagine: Michael Henke

I cambiamenti nel microbiota intestinale sono stati a lungo collegati alla malattia di Crohn e ad altre forme di malattia infiammatoria intestinale, ma la biologia dietro questi legami è rimasta oscura. I ricercatori della Harvard Medical School e del Broad Institute del MIT e di Harvard hanno ora scoperto che un batterio associato alla malattia di Crohn, Ruminococcus gnavus, produce un certo tipo di polisaccaride, o catena di molecole di zucchero, che scatena una risposta immunitaria.

Questo studio, pubblicato il 10 giugno in PNAS, è uno dei primi ad approfondire i meccanismi alla base di un'associazione tra un microbo intestinale e una malattia.

"Questa è una molecola distinta che rappresenta il potenziale legame tra i microbi intestinali e una malattia infiammatoria", ha detto il primo autore Matthew Henke, un borsista postdottorato nel laboratorio dell'autore senior Jon Clardy presso HMS.

Moltissime persone vivono con una malattia infiammatoria intestinale, tra cui quella di Crohn.

Dalla correlazione alla causalità

"Sono stati pubblicati sempre più studi sulle correlazioni tra i batteri nel microbiota e la malattia", hanno detto Clardy, Hsien Wu e Daisy Yen Wu, professore di chimica biologica e farmacologia molecolare presso l'Istituto Blavatnik di HMS.

Uno di questi studi, dal laboratorio di Ramnik Xavier presso HMS e Broad, ha dimostrato che durante alcune riacutizzazioni della malattia di Crohn, l'abbondanza di R. gnavus può passare da meno dell'1% del microbiota intestinale a più del 50%.

L'esperimento ha dimostrato che "A è correlato con B", ha detto Xavier, il professore di medicina di Kurt Isselbacher nel campo della gastroenterologia presso HMS, nonché capo dell'unità gastrointestinale e direttore del Centro per lo studio delle malattie infiammatorie intestinali al Massachusetts General Hospiyal. "Dunque la sfida era arrivare al nesso di causalità."

Nel nuovo studio, Xavier, Clardy, Henke e colleghi hanno voluto determinare se esistessero meccanismi molecolari con cui R. gnavus contribuisca effettivamente alle riacutizzazioni del Crohn.

Sospetti sullo zucchero

Dopo aver coltivato le colonie di R. gnavus in laboratorio, il team ha caratterizzato tutte le molecole prodotte dai batteri per vedere se fossero pro-infiammatorie.

Un polisaccaride costituito principalmente da ramnosio, uno zucchero, ha antagonizzato il sistema immunitario attivando la citochina TNF-α.

Usando una varietà di tecniche prese in prestito dalla chimica, Henke ha determinato che il polisaccaride era costituito da due diversi zuccheri: catene di glucosio sporgenti da una colonna vertebrale fatta di ramnosio.

Dopo aver scoperto la struttura, hanno cercato il genoma di R. gnavus e identificato i geni responsabili della produzione del polisaccaride.

Esperimenti futuri studieranno se questi geni sono sovraespressi prima di una riacutizzazione di Crohn.

"Se riusciamo a rintracciare un singolo paziente e vedere che i geni di questo polisaccaride si esprimono prima che i sintomi della malattia peggiorino, è davvero un'informazione potente", ha detto Henke. "Ciò suggerirebbe che forse il polisaccaride sta contribuendo all'infiammazione nella malattia".

Se questa teoria si rivelasse vera, la ricerca potrebbe informare lo sviluppo di nuovi trattamenti per il Crohn e malattie infiammatorie simili, prendendo di mira la crescita di R. gnavus o la sua capacità di produrre questo polisaccaride infiammatorio.

Pensando in grande

"Gli impatti del microbiota sono ampi e questi risultati hanno un'applicabilità oltre la malattia di Crohn", hanno affermato gli autori. "Ora che abbiamo stabilito questa metodologia, possiamo passare rapidamente attraverso gli altri batteri e scoprire come il microbiota ha un ruolo nel contribuire alla chimica della malattia", ha detto Xavier.

"C'è molto lavoro da fare per catalogare i batteri, funghi e virus che sono dentro di noi", ha detto Henke, "e gli effetti sulla salute delle piccole molecole e dei prodotti proteici e chimici che producono non sono stati ancora pienamente documentati “.

"Abbiamo pensato per un tempo molto lungo che i microbi avessero solo un ruolo passivo nella nostra biologia, ma questo pensiero sta decisamente cambiando", ha aggiunto.

Fonte: Harvard Medical School