(Microbioma intestinale-immagine Credit Public Domain).
In una recente recensione pubblicata sulla rivista Pharmacological Research, i ricercatori in Brasile hanno studiato il ruolo del microbiota intestinale nella cognizione, nella funzione cerebrale, nel comportamento e nella patogenesi delle malattie neurodegenerative.
Studio: Rilevanza del microbiota intestinale nella cognizione, nel comportamento e nella malattia di Alzheimer. Credito immagine: nobeastsofierce/Shutterstock
Un numero crescente di prove indica che il microbioma intestinale svolge una funzione essenziale nella salute gastrointestinale e nei processi metabolici come l’elaborazione del glucosio, le risposte immunitarie, l’infiammazione, la salute delle ossa e la neurotrasmissione centrale e periferica.
L’assemblaggio e l’equilibrio del microbiota intestinale iniziano nell’infanzia attraverso l’esposizione ai microbiomi materni e continuano a svilupparsi per tutta la vita dell’individuo, modificati da fattori come la dieta. Inoltre, recenti ricerche hanno evidenziato il coinvolgimento del microbiota intestinale nell’omeostasi cerebrale, con studi in neurofisiologia, neurochimica e neuropsichiatria che riportano il ruolo dell’interruzione del microbioma intestinale nella patogenesi delle malattie cerebrali.
I cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale sono stati associati a una serie di malattie e disturbi, come asma, diabete, malattie autoimmuni, morbo di Parkinson, depressione, disturbi dello spettro autistico e morbo di Alzheimer. Le diete arricchite che modulano il microbiota intestinale hanno mostrato risultati positivi nei pazienti con obesità e diabete.
Si ritiene che l’esposizione a peptidi comuni tra esseri umani e microbi intestinali aumenti il rischio di malattie neurodegenerative come l’Alzheimer in individui con una predisposizione genetica alla malattia.
Asse microbiota-intestino-cervello
La revisione ha discusso vari studi che hanno esplorato la comunicazione tra l’intestino e il sistema nervoso centrale mediata dal microbioma intestinale, noto anche come asse microbiota-intestino-cervello. Il microbiota intestinale secerne molecole di segnalazione e regola il sistema immunitario, che attiva il nervo vago e colpisce il cervello. I cambiamenti nel microbiota intestinale possono interrompere il funzionamento ottimale della microglia del sistema nervoso centrale, contribuendo indirettamente alla patogenesi della malattia neurodegenerativa.
Gli studi hanno dimostrato che i cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale, in particolare relativi a specie specifiche di Bacteroides, Lactobacillus, Clostridium e Bifidobacterium, hanno influenzato la funzione cerebrale nei modelli di roditori e nell’uomo. Inoltre, esperimenti con modelli di topi privi di microbiota intestinale hanno mostrato un aumento dei disturbi della memoria cognitiva, spaziale e di lavoro rispetto ai topi wild-type.
Inoltre, i modelli di ratto con disbiosi indotta da ampicillina hanno mostrato ansia, compromissione della memoria e aumento dell’infiammazione. Il trattamento probiotico ha ristabilito microbi intestinali sani e ha portato a una riduzione delle disfunzioni cognitive e comportamentali. I risultati di questi studi supportano il ruolo potenziale del microbioma intestinale nella patogenesi di malattie come il morbo di Parkinson e l’Alzheimer.
Secrezione di neurotrasmettitori
Il microbioma intestinale è indirettamente coinvolto nella comunicazione neuronale attraverso la secrezione di neurotrasmettitori come la serotonina e l’acido gamma-aminobutirrico (GABA) e fattori trofici come il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF), indicando un mutualismo ospite-microbo che si estende oltre l’omeostasi gastrointestinale .
Le specie Lactobacillus e Bifidobacterium producono il neurotrasmettitore inibitorio GABA dal glutammato monosodico. La disbiosi che coinvolge i batteri di questi due generi determina una diminuzione della produzione di GABA, con conseguente eccitotossicità del sistema nervoso centrale. Il successivo accumulo di glutammato provoca anche la down-regulation dell’espressione dell’acido ribonucleico messaggero (mRNA) del recettore N-metil-D-aspartato.
La serotonina è un neurotrasmettitore essenziale nel sistema nervoso centrale e enterico ed è sintetizzata dall’amminoacido triptofano presente nelle proteine alimentari. Quasi il 90% della sintesi della serotonina avviene nelle cellule enterocromaffini presenti nell’epitelio gastrointestinale e richiede un equilibrio tra l’assorbimento del triptofano negli epiteli e l’utilizzo batterico dell’amminoacido. Si ritiene che Enterococchi ed Escherichia coli svolgano un ruolo nella modulazione della disponibilità del triptofano per la sintesi della serotonina.
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Inoltre, il microbiota intestinale è anche coinvolto nella produzione di proteine e mRNA del fattore trofico BDNF, che è essenziale per la sopravvivenza e il funzionamento dei neuroni nel sistema nervoso centrale e periferico.
Microbioma e malattia di Alzheimer
La malattia di Alzheimer è caratterizzata dall’eccessiva produzione e aggregazione di peptidi beta-amiloide (Aβ) che portano alla formazione di placche extracellulari insolubili. Il microbiota intestinale rilascia sottoprodotti come amiloidi e lipopolisaccaridi nell’ambiente intestinale, il cui assorbimento potrebbe alterare le vie di segnalazione delle citochine infiammatorie, contribuendo alla patogenesi della malattia di Alzheimer e all’accumulo di Aβ.
Vari studi con probiotici e interventi dietetici hanno indicato un aumento della funzione cognitiva e un ridotto accumulo di Aβ nei pazienti con Alzheimer. Gli studi hanno anche suggerito una correlazione tra amiloidosi, deterioramento cognitivo e citochine pro-infiammatorie secrete dal microbioma intestinale. Inoltre, si ritiene che i peptidi intestinali come la leptina e la grelina influenzino le funzioni nervose come la memoria e l’apprendimento, e si ritiene che i cambiamenti del microbioma intestinale influenzino i livelli plasmatici di grelina.
Conclusioni
Nel complesso, questa revisione completa ha discusso il ruolo del microbiota intestinale nelle comunicazioni neuronali tra l’intestino e il cervello e ha riportato i risultati di vari studi che hanno esplorato l’associazione tra diversità del microbioma e funzione cognitiva.
Inoltre, gli autori hanno anche esaminato il coinvolgimento del microbiota intestinale nella sintesi dei neurotrasmettitori e l’associazione tra la funzione del microbioma intestinale e la patogenesi della malattia di Alzheimer.