Microbi intestinali-Immagine Credit Public Domain-
La ricerca mostra che i microbi intestinali alimentano la produzione di cellule immunitarie che vengono chiamate in azione per curare le lesioni muscolari.
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Nuove scoperte suggeriscono che le cellule immunitarie intestinali svolgono un ruolo nella riparazione dei muscoli feriti.
Questo studio, condotto sui topi, mostra che il microbiota intestinale funge da campo di addestramento per una classe di cellule immunitarie che vengono reclutate per guarire le lesioni muscolari.
I risultati mostrano anche che le stesse cellule immunitarie intestinali aiutano a riparare i fegati grassi feriti.
Lo studio rivela un repertorio più ampio per le cellule immunitarie intestinali, note da tempo come guardiani della salute intestinale, dimostrando che sono importanti anche per la riparazione dei danni ben al di fuori dell’intestino.
Il sistema immunitario umano è incredibilmente versatile. Tra i suoi più abili multitasker ci sono le cellule T, note per il loro ruolo in tutto, dalla lotta alle infezioni al controllo dell’infiammazione, all’uccisione dei tumori nascenti. Ora, in una nuova sorprendente scoperta, i ricercatori della Harvard Medical School hanno scoperto che una classe di cellule T regolatorie (Tregs) prodotte nell’intestino svolge un ruolo nella riparazione dei muscoli feriti e nel riparare i fegati danneggiati. In una svolta ancora più inaspettata, i ricercatori hanno scoperto che i microbi intestinali alimentano la produzione di Treg, che agiscono come guaritori immunitari che pattugliano il corpo e rispondono ai segnali di soccorso provenienti da siti distanti di lesione.
I risultati dello studio, basati su esperimenti sui topi e pubblicati il 22 febbraio sulla rivista Immunity, si aggiungono a un numero crescente di prove che mostrano quanto sia importante il microbiota intestinale nella regolazione di varie funzioni fisiologiche oltre l’intestino. Inoltre, i risultati mostrano che le cellule immunitarie intestinali possono avere un repertorio molto più ampio nel domare l’infiammazione e il danno che si estende oltre l’intestino.
“Le nostre osservazioni indicano che i microbi intestinali guidano la produzione di una classe di cellule T regolatorie che escono costantemente dall’intestino e agiscono come sentinelle che rilevano danni in siti distanti nel corpo e quindi agiscono come emissari per riparare quel danno“, ha affermato l’autore senior dello studio, Diane Mathis, Professore di immunologia presso l’Istituto Blavatnik presso HMS.
Il team avverte che i risultati si basano su esperimenti sui topi e devono essere replicati negli animali più grandi e negli esseri umani. Tuttavia, sollevano interessanti possibilità di sfruttare il potere dei microbi intestinali per migliorare il recupero da un infortunio. “Un’altra possibilità allettante”, ha detto Mathis, “è la possibilità di utilizzare questa scoperta per progettare terapie per la malattia del fegato grasso, una condizione comune in cui l’accumulo di grasso nel fegato porta a danni alle cellule epatiche e alla morte”.
Un indizio fortuito
Le cellule T regolatorie o Treg, sono altamente specializzate. Risiedono in vari organi, dove controllano l’infiammazione locale e regolano l’immunità organo-specifica.
I ricercatori conoscevano già il tipo di Treg che si trova normalmente nel colon. Queste cellule svolgono un ruolo importante nel mantenimento della salute dell’intestino, come proteggere il corpo dagli allergeni alimentari, condizioni autoimmuni come la colite e persino il cancro al colon. I ricercatori sapevano anche che i microbi intestinali agiscono come regolatori dell’immunità intestinale controllando la produzione di Treg, ma avevano visto scarse prove che le Treg intestinali potessero influenzare i tessuti e i processi oltre l’intestino. Quindi, quando durante una catalogazione di routine di varie cellule immunitarie in diversi organi si sono imbattuti in Treg intestinali mescolate a cellule muscolari, i ricercatori sono rimasti sconcertati. Queste Treg del colon erano state trovate raramente al di fuori dell’intestino tenue e crasso.
“Mi sono imbattuto in alcune cellule che sembravano molto simili e avevano tutte le stesse caratteristiche delle Treg che derivano dall’intestino”, ha detto il primo autore dello studio Bola Hanna, ricercatore in immunologia presso HMS. “Questo ha attirato la nostra attenzione perché sappiamo che queste cellule sono prodotte nell’intestino e sono modellate dal microbiota”. Perché il muscolo dovrebbe contenere cellule immunitarie intestinali? Il team ha deciso di dare un’occhiata più da vicino.
Verifica di un’identità sospetta
Per verificare la loro insolita osservazione, i ricercatori hanno dovuto prima stabilire la vera identità delle Treg che avevano trovato nel tessuto muscolare. Dovevano dimostrare che queste erano davvero le Treg del colon che sembravano essere. Per fare ciò, gli scienziati hanno analizzato le firme molecolari delle cellule. L’analisi ha confermato che si trattava, in effetti, di Treg simili a quelle del colon. Quindi gli scienziati hanno etichettato le Treg del colon con la luce e le hanno seguite mentre si facevano strada intorno ai corpi dei topi. Il team ha osservato che queste cellule marcate dalla luce hanno lasciato le viscere dei topi e sono migrate verso altre parti del corpo degli animali. Infine, hanno esaminato i recettori di superficie delle Treg per gli antigeni, una sorta di codice a barre univoco che contrassegna ogni cellula.
“Le cellule immunitarie che avevamo trovato nel muscolo condividevano gli stessi codici a barre con le cellule Treg equivalenti nell’intestino“, ha detto Hanna. Successivamente, i ricercatori hanno studiato se queste cellule avessero un ruolo nella rigenerazione muscolare.
In un esperimento, i topi geneticamente modificati per mancare di questa classe di Treg del colon hanno mostrato tassi di recupero muscolare notevolmente più lenti. Dando un’occhiata più da vicino al processo di guarigione, i ricercatori hanno scoperto che questi animali avevano livelli più elevati di infiammazione nel tessuto muscolare danneggiato. E quando alla fine sono guariti, i topi hanno sviluppato cicatrici muscolari, o fibrosi, un segno di scarsa riparazione muscolare.
Per determinare se i microbi intestinali alimentassero la produzione di Treg del colon per curare il tessuto muscolare, i ricercatori hanno alimentato i topi con antibiotici per esaurire i loro batteri intestinali benefici. I topi trattati con antibiotici hanno avuto più difficoltà a riprendersi da un infortunio muscolare. Quando il loro microbiota intestinale è stato ripristinato, lo è stata anche la capacità degli animali di guarire i loro muscoli.
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che le Treg del colon hanno aiutato il processo di guarigione muscolare sopprimendo un segnale infiammatorio chiamato IL-17. L’abbassamento dei livelli di questo segnale durante una finestra temporale precisa ha moderato la risposta infiammatoria e ha contribuito a fermare l’infiammazione quando non era più necessaria per il processo di guarigione. “Quando i muscoli stanno guarendo, hai bisogno di una certa dose di infiammazione entro un certo lasso di tempo”, ha detto Hanna. “E in assenza di queste cellule T regolatorie derivate dall’intestino, abbiamo scoperto che il grado di infiammazione aumenta e si estende più a lungo, e si finisce per avere una riparazione inferiore“. Successivamente, i ricercatori volevano vedere se le cellule immunitarie intestinali svolgessero un ruolo simile di riparazione dei danni più in generale.
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Per rispondere a questa domanda, hanno cercato tracce della presenza di Treg intestinale in vari organi tra cui fegato, reni e milza. Tutti questi organi contenevano Treg intestinali, ma a livelli inferiori rispetto a quelli osservati nei muscoli feriti. Per determinare se le Treg intestinali aumenterebbero in risposta alla lesione in questi organi, i ricercatori hanno indotto la steatosi epatica in un gruppo di topi. La malattia del fegato grasso, caratterizzata da un accumulo anomalo di grasso nel fegato, può portare a cicatrici epatiche, morte cellulare e danni agli organi. Gli esperimenti dei ricercatori hanno mostrato che i topi con fegato grasso avevano livelli notevolmente più alti di Treg nel colon rispetto ai topi con fegato sano, un’osservazione che ha affermato il ruolo delle Treg intestinali nel controllare l’infiammazione al di fuori dell’intestino. Inoltre, i topi che avevano il fegato grasso ed erano anche geneticamente modificati per mancare di Treg intestinali avevano esiti nettamente peggiori della loro malattia, mostrando cicatrici epatiche peggiori. “Questa scoperta ha affermato il ruolo protettivo delle cellule Treg intestinali nel ridurre l’infiammazione e le cicatrici nella malattia del fegato grasso”, ha concluso il team.
Implicazioni terapeutiche
Lo studio chiarisce un’importante interazione tra i microbi intestinali e il sistema immunitario, evidenziando il ruolo versatile che i batteri intestinali possono svolgere nell’influenzare la funzione immunitaria al di fuori dell’intestino.mMa oltre a ciò, i risultati sottolineano l’importanza di mantenere un microbiota intestinale sano. Una domanda interessante sollevata dallo studio è la tempistica del trattamento antibiotico nelle persone con lesioni muscoloscheletriche, dato il potenziale dei farmaci di impedire la risposta di guarigione interrompendo il microbiota intestinale.
Fonte:Immunity
“È risaputo che gli antibiotici possono sradicare i microbi intestinali benefici come danno collaterale della loro funzione principale, che è quella di uccidere i batteri nocivi”, ha detto Mathis. “I nostri risultati sottolineano ulteriormente l’importanza di un uso giudizioso degli antibiotici, che è importante per molte ragioni che vanno ben oltre il recupero muscolare”.
Se confermati nella ricerca successiva, i risultati potrebbero anche informare la progettazione di nuovi trattamenti che utilizzano microbi benefici per promuovere la guarigione del fegato grasso o del muscolo scheletrico danneggiato.
Più in generale, hanno aggiunto gli autori, i risultati sollevano la possibilità che le cellule immunitarie intestinali possano essere coinvolte nella guarigione dei danni in vari altri organi in tutto il corpo, una questione che intendono esplorare nelle loro successive ricerche.
