L’ossido di grafene, nanomateriale utilizzato in tutto, dall’elettronica ai sensori per le biomolecole, può influenzare indirettamente il sistema immunitario attraverso il microbioma intestinale, come mostrato in un nuovo studio sul pesce zebra.
I risultati sono riportati sulla rivista Nature Nanotechnology.
“Questo studio dimostra che dobbiamo tenere conto del microbioma intestinale nella nostra comprensione di come i nanomateriali influenzano il sistema immunitario”, afferma l’autore corrispondente dell’articolo Bengt Fadeel, Professore presso l’Istituto di medicina ambientale, Karolinska Institutet in Svezia. «I nostri risultati sono importanti per identificare i potenziali effetti negativi dei nanomateriali e mitigare o prevenire tali effetti nei nuovi materiali».
Il grafene è un materiale estremamente sottile, un milione di volte più sottile di un capello umano. Comprende un singolo strato di atomi di carbonio ed è più resistente dell’acciaio, ma flessibile, trasparente ed elettricamente conduttivo. Ciò lo rende estremamente utile in una moltitudine di applicazioni, inclusi i tessuti “intelligenti” dotati di elettronica indossabile e come componente di materiali compositi, per migliorare la resistenza e la conducibilità dei materiali esistenti.
La relazione tra nanomateriale, microbioma intestinale e immunità è stata oggetto del presente studio eseguito utilizzando il pesce zebra. Il nanomateriale studiato era l’ossido di grafene, che può essere descritto come un parente del grafene costituito da atomi di carbonio insieme ad atomi di ossigeno. A differenza del grafene, l’ossido di grafene è solubile in acqua e di interesse per la ricerca medica come, ad esempio, un mezzo per rilasciare farmaci nel corpo.
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Nello studio, i ricercatori hanno esposto il pesce zebra adulto all’ossido di grafene attraverso l’acqua e hanno analizzato come influisce sulla composizione del microbioma. Hanno usato sia pesci normali che pesci privi di una molecola recettrice nelle loro cellule intestinali chiamata recettore degli idrocarburi arilici, comunemente abbreviato in AhR, un recettore per vari metaboliti endogeni e batterici.
“Siamo stati in grado di dimostrare che la composizione del microbioma intestinale è cambiata quando abbiamo esposto il pesce all’ossido di grafene, anche a basse dosi, e che l’AhR ha influenzato anche il microbioma intestinale“, afferma il primo autore dello studio Guotao Peng, ricercatore postdoc presso l’Istituto di Medicina Ambientale del Karolinska Institutet.
I ricercatori hanno anche generato larve di pesce zebra completamente prive di un microbioma intestinale naturale, il che rende possibile studiare gli effetti dei singoli componenti del microbioma, in questo caso l’acido butirrico ( un acido grasso), che viene secreto da alcuni tipi di batteri intestinali. L’acido butirrico è noto per essere in grado di legarsi ad AhR.
In questo modo, i ricercatori hanno scoperto che la combinazione di ossido di grafene e acido butirrico ha dato origine alla cosiddetta immunità di tipo 2 nei pesci. L’effetto è risultato dipendere dall’espressione di AhR nelle cellule intestinali.
“Questo tipo di immunità è normalmente visto come una risposta all’infezione parassitaria. La nostra interpretazione è che la risposta immunitaria intestinale può gestire l’ossido di grafene in modo simile a come gestirebbe un parassita“, afferma Guotao Peng.
Utilizzando un metodo avanzato per mappare le cellule immunitarie, i ricercatori sono stati anche in grado di dimostrare che un componente del sistema immunitario chiamato cellule linfoidi innate si trova nelle larve di pesce zebra.
“Questo dimostra che il pesce zebra è un buon modello per studiare il sistema immunitario, compreso il sistema immunitario primitivo o innato”, afferma Bengt Fadeel.
Fonte: Nature
