Nuovi processi cellulari e molecolari alla base della comunicazione tra i microbi intestinali e le cellule cerebrali sono stati descritti per la prima volta dagli scienziati del Weill Cornell Medicine e del campus Ithaca del Cornell.
Negli ultimi due decenni, gli scienziati hanno osservato un chiaro legame tra i disturbi autoimmuni e una varietà di condizioni psichiatriche. Ad esempio, le persone con disturbi autoimmuni come la malattia infiammatoria intestinale (IBD), la psoriasi e la sclerosi multipla possono anche aver esaurito il microbiota intestinale e sperimentare ansia, depressione e disturbi dell’umore. Anche i rischi genetici per i disturbi autoimmuni e i disturbi psichiatrici sembrano essere strettamente correlati. Ma esattamente come la salute dell’intestino influisce sulla salute del cervello è ancora stato svelato.
“Il nostro studio fornisce nuove informazioni sui meccanismi di comunicazione dell’intestino e del cervello a livello molecolare. Nessuno ha ancora capito come l’IBD e le altre condizioni gastrointestinali croniche influenzino il comportamento e la salute mentale. Il nostro studio è l’inizio di un nuovo modo di comprendere l’intero quadro “.
IL Dr. David Artis è co-autore senior e Direttore del Jill Roberts Institute for Research in Inflammatory Bowel Disease, Direttore del Friedman Center for Nutrition and Inflammation e Michael Kors Professor of Immunology al Weill Cornell Medicine.
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Per lo studio, pubblicato il 23 ottobre su Nature, i ricercatori hanno utilizzato modelli di topo per conoscere i cambiamenti che si verificano nelle cellule cerebrali quando il microbiota intestinale si esaurisce. Il primo autore dello studio, il Dr. Coco Chu, associato postdottorato presso l’Istituto di ricerca sulle malattie infiammatorie intestinali del Jill Roberts, ha guidato un team multidisciplinare di ricercatori provenienti da diversi dipartimenti del Weill Cornell Medicine, campus di Cornell Ithaca, Boyce Thompson Institute, Broad Institute presso MIT e Harvard e Northwell Health con esperienza specializzata nel comportamento, tecniche avanzate di sequenziamento genico e analisi di piccole molecole all’interno delle cellule.
I topi trattati con antibiotici per ridurre le loro popolazioni microbiche o che sono stati allevati per essere privi di germi, hanno mostrato una capacità significativamente ridotta di apprendere che un pericolo minaccioso non era più presente. Per comprendere le basi molecolari di questo risultato, gli scienziati hanno sequenziato l’RNA nelle cellule immunitarie chiamate microglia che risiedono nel cervello e hanno scoperto che l’espressione genica alterata in queste cellule svolge un ruolo nel rimodellare il modo in cui le cellule cerebrali si collegano durante i processi di apprendimento. Questi cambiamenti non sono stati trovati nella microglia di topi sani.
“I cambiamenti nell’espressione genica nella microglia potrebbero interrompere la potatura delle sinapsi, le connessioni tra le cellule cerebrali, interferendo con la normale formazione di nuove connessioni che dovrebbero verificarsi attraverso l’apprendimento”, ha dichiarato il ricercatore principale Dr. Conor Liston, Professore associato di neuroscienze al Feil Family Brain & Mind Research Institute e Professore associato di psichiatria presso Weill Cornell Medicine.
Il team ha anche esaminato i cambiamenti chimici nel cervello dei topi privi di germi e ha scoperto che le concentrazioni di diversi metaboliti associati a disturbi neuropsichiatrici umani come la schizofrenia e l’autismo sono state modificate. “La chimica del cervello determina essenzialmente come ci sentiamo e rispondiamo al nostro ambiente e le prove stanno dimostrando che le sostanze chimiche derivate dai microbi intestinali svolgono un ruolo importante“, ha dichiarato il Dott. Frank Schroeder, Professore al Boyce Thompson Institute e di Chimica e biologia chimica Dipartimento di Cornell Ithaca.
Successivamente, i ricercatori hanno cercato di invertire i problemi di apprendimento nei topi ripristinando il loro microbiota intestinale a varie età dalla nascita. “Siamo rimasti sorpresi di poter salvare i deficit di apprendimento nei topi privi di germi, ma solo se interveniamo subito dopo la nascita, suggerendo che i segnali del microbiota intestinale sono richiesti molto presto nella vita”, ha detto il Dottor Liston. “Questa è stata una scoperta interessante, dato che molte condizioni psichiatriche associate alla malattia autoimmune sono associate a problemi durante lo sviluppo precoce del cervello”.
“L’asse intestino-cervello ha un impatto su ogni singolo essere umano, ogni giorno della sua vita”, ha detto il Dottor Artis. “Stiamo cominciando a capire di più su come l’intestino influenza malattie diverse come l’autismo, il morbo di Parkinson, il disturbo post-traumatico da stress e la depressione. Il nostro studio fornisce una nuova comprensione di come funzionano i meccanismi”.
