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Il contributo del microbiota intestinale alla tauopatia e alla neurodegenerazione

Microbiota-Immagine Credit Public Domain-

La malattia di Alzheimer (AD) è caratterizzata dalla deposizione precoce di placche di beta-amiloide (Aβ) seguita da un accumulo patologico di tau. Sebbene l’Aβ sia un fattore necessario nella patogenesi dell’AD, il suo accumulo di per sé non è sufficiente per la neurodegenerazione e il declino cognitivo. Al contrario, l’accumulo patologico di tau è strettamente legato alla neurodegenerazione e al declino cognitivo nell’AD e nelle tauopatie primarie.

Nell’AD sono state riportate alterazioni del microbiota intestinale, il che suggerisce che il microbiota possa contribuire alla progressione dell’AD. Gli studi sugli animali fino ad oggi si sono concentrati principalmente su come le alterazioni del microbiota intestinale influenzano la patologia Aβ e non la tauopatia e la neurodegenerazione. Inoltre, studi recenti hanno suggerito che le isoforme dell’apolipoproteina E (ApoE), che influenzano fortemente il rischio di AD e regolano la neurodegenerazione mediata da tau, influenzano in modo differenziato il microbiota intestinale. Pertanto, sono importanti ulteriori indagini per caratterizzare il contributo del microbiota intestinale alla tauopatia e alla neurodegenerazione.

Microbiota e malattia mediata da tau

L’accumulo di alcune forme della proteina tau nel cervello è legato alla perdita di cellule nervose, all’infiammazione e al declino cognitivo nella malattia di Alzheimer e in molte altre malattie neurodegenerative. L’apolipoproteina-E (APOE), il più forte fattore di rischio genetico per il morbo di Alzheimer, regola l’infiammazione cerebrale e il danno cerebrale mediato dalla tau; tuttavia, il microbiota intestinale regola anche l’infiammazione cerebrale. In un modello murino di lesione cerebrale mediata da tau, i ricercatori

Dong-oh Seo e Nimansha Giain, Jason D.Ulrich, Gelsomino Herz, MacKenzie Lemieux e Hao Hu
del Dipartimento di Neurologia, Hope Center for Neurological Disorders, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO, USA., hanno scoperto che la manipolazione del microbiota intestinale ha portato a una forte riduzione dell’infiammazione, della patologia tau e del danno cerebrale in modo dipendente dall’APOE.

Spiegano gli autori:

Valutiamo in questo studio l’ipotesi che il microbiota intestinale regoli la patologia tau e la neurodegenerazione mediata da tau in modo dipendente dall’isoforma ApoE. Un modello murino di tauopatia ( topi transgenici tau P301S ) che esprime isoforme umane di ApoE (ApoE3 e ApoE4), denominate TE3 e TE4, è stato sottoposto alla manipolazione del microbiota intestinale utilizzando due approcci: (i) essere allevato in ambiente privo di germi (GF) e (ii) trattamento antibiotico a breve termine (ABX) nelle prime fasi della vita. Gli animali sono stati alimentati con una dieta standard di cibo per topi ad libitum fino all’eutanasia a 40 settimane di età, quando questo modello di topo presenta tipicamente una grave atrofia cerebrale”.

Vedi anche:Insufficienza cardiaca: sottoprodotto del microbioma collegato al rischio

RISULTATI
Le manipolazioni del microbiota intestinale hanno portato a una notevole riduzione della patologia tau e della neurodegenerazione in modo dipendente dall’isoforma ApoE. Sia i topi GF TE4 maschi che quelli femmine hanno mostrato una marcata diminuzione dell’atrofia cerebrale rispetto ai topi allevati convenzionalmente (Conv-R). I topi TE3 trattati con Conv-R ABX presentavano un’atrofia dell’ippocampo significativamente più lieve rispetto ai controlli. Gli animali TE4 trattati con ABX hanno mostrato tendenze di atrofia ippocampale più lieve, ma l’effetto non ha raggiunto la significatività statistica. Questi effetti fenotipici del trattamento con ABX non sono stati osservati nelle donne.
Topi GF TE4 maschi e topi TE3 trattati con ABX maschi hanno mostrato una tau fosforilata significativamente inferiore (p-tau) nell’ippocampo rispetto ai loro controlli. La morfologia degli astrociti e della microglia e l’analisi trascrittomica hanno rivelato che la manipolazione del microbiota intestinale porta le cellule gliali a uno stato più omeostatico, il che indica che il microbiota intestinale influenza fortemente la neuroinfiammazione e la neurodegenerazione mediata da tau. L’analisi del microbioma e dei metaboliti suggerisce che gli acidi grassi a catena corta (SCFA) prodotti microbicamente sono mediatori dell’asse neuroinfiammazione-neurodegenerazione. L’integrazione di SCFA nei topi GF TE4 ha prodotto morfologie gliali ed espressione genica più reattive, nonché un aumento della patologia p-tau.
CONCLUSIONE
I risultati rivelano interrelazioni meccanicistiche e traslazionalmente rilevanti tra il microbiota, la risposta immunitaria e la neurodegenerazione mediata da tau. Il target del microbiota intestinale associato all’ApoE può fornire una strada per esplorare ulteriormente la prevenzione o il trattamento dell’AD e delle tauopatie primarie.

ASTRATTO GRAFICO:

Immagine: topi transgenici tau P301S che esprimono APOE umano (topi TE).
L’asse intestino-cervello disregolato e il suo effetto sulla tauopatia e sulla neurodegenerazione mediata da tau. La disbiosi, composizione sbilanciata del microbiota intestinale (in basso al centro), contribuisce alla neurodegenerazione tau-mediata generando metaboliti batterici (p. es., SCFA) che influenzano le cellule immunitarie periferiche. Queste cellule promuovono l’infiammazione del sistema nervoso centrale (SNC) e contribuiscono all’aggregazione della tau e alla neurodegenerazione. Gli antibiotici a breve termine (in basso a destra) o le condizioni prive di germi (in basso a sinistra) rimodellano o eliminano il microbiota intestinale e ne riducono i metaboliti. Queste manipolazioni del microbiota influenzano gli effetti delle cellule immunitarie periferiche sull’infiammazione del SNC e sulla neurodegenerazione mediata da tau. L’ApoE4 nel sistema nervoso centrale aggrava la tossicità locale e la disfunzione della barriera emato-encefalica.
Fonte: Science

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