Titanium dioxide exposure during gestation is critical to worsen DSS-induced colitis

L'intestino umano è un ecosistema frenetico, un paesaggio complesso dove il sistema immunitario del corpo impara a coesistere con trilioni di residenti microscopici. Questo delicato equilibrio, noto come omeostasi, non è fisso alla nascita ma viene costruito con cura durante le primissime fasi della vita. Nei mammiferi, il periodo precedente la nascita e il tempo trascorso allattando sono finestre critiche in cui la barriera intestinale — il muro che impedisce alle sostanze dannose di entrare nel flusso sanguigno — prende forma. Se questa barriera viene compromessa precocemente, il corpo potrebbe faticare a tollerare i batteri naturali nell'intestino più avanti nella vita, portando potenzialmente a infiammazioni croniche e malattie come la colite. Sebbene gli scienziati sappiano da tempo che i fattori ambientali possono interrompere questo processo, la tempistica specifica di tali interruzioni rimane un enigma. Uno di questi fattori è il biossido di titanio, un comune pigmento bianco utilizzato nei cibi per migliorarne il colore e la consistenza. Spesso presente in caramelle, prodotti lattiero-caseari e bevande, queste particelle variano dalle dimensioni microscopiche a quelle nano-dimensionali. Ricerche precedenti hanno dimostrato che quando gli animali adulti vengono esposti a queste particelle, le loro barriere intestinali possono indebolirsi e l'infiammazione esistente può peggiorare. Tuttavia, non era chiaro se l'esposizione durante la gravidanza o l'esposizione durante l'allattamento avesse un impatto maggiore sullo sviluppo della prole, o se gli effetti differissero tra maschi e femmine.

Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di rispondere a queste domande studiando i topi, concentrandosi su come la tempistica dell'esposizione al biossido di titanio, noto come E171 nell'etichettatura alimentare, influenzi la salute intestinale. Hanno diviso le femmine di topo incinte in gruppi, esponendole all'additivo attraverso l'acqua che bevevano durante finestre temporali specifiche: solo durante la gravidanza, solo durante l'allattamento, o durante entrambi i periodi. Un gruppo di controllo non ha ricevuto alcuna esposizione. I ricercatori hanno poi aspettato che la prole crescesse fino all'età adulta per vedere come si fosse sviluppato il loro intestino e come avrebbero reagito a una sostanza chimica che induce la colite, un modello per la malattia infiammatoria intestinale. Hanno esaminato la struttura fisica degli intestini, misurato la facilità con cui le sostanze potevano filtrare attraverso la parete intestinale, analizzato la comunità di batteri che vive all'interno e cercato segni di stress immunitario.

Lo studio ha rivelato che la tempistica dell'esposizione conta significativamente, con il periodo gestazionale che si è rivelato il più critico. Quando i figli maschi venivano esposti all'additivo solo mentre le madri erano incinte, sviluppavano una forma di colite più grave in età adulta rispetto a quelli esposti solo durante l'allattamento. Infatti, l'infiammazione più grave si è verificata nei maschi esposti sia durante la gravidanza che durante l'allattamento, ma il danno iniziato durante la gravidanza è stato il principale motore di questa maggiore vulnerabilità. I ricercatori hanno scoperto che l'esposizione durante la gravidanza aumentava specificamente il numero di cellule produttrici di muco nell'intestino e alterava la lunghezza delle pieghe intestinali in modi che differivano dall'esposizione durante l'allattamento. Interessantemente, i figli maschi erano generalmente più sensibili a questi effetti dannosi rispetto alle femmine. Sebbene entrambi i sessi mostrassero cambiamenti nei loro batteri intestinali, i topi maschi hanno esibito una perturbazione più pronunciata della funzione della barriera intestinale, incluso un aumento misurabile della perdita di proteine che dovrebbero essere mantenute all'interno dell'intestino.

La composizione dei batteri intestinali è cambiata a seconda di quando è avvenuta l'esposizione. Nei topi maschi, l'esposizione durante il periodo dell'allattamento ha aumentato la varietà di specie batteriche, mentre l'esposizione durante la gravidanza non ha avuto lo stesso effetto sulla diversità. Tuttavia, un particolare batterio benefico noto per aiutare a mantenere la mucosa intestinale, Akkermansia mucinophila, è aumentato in abbondanza quando l'esposizione è avvenuta durante l'allattamento o durante entrambi i periodi. Ciò suggerisce che il corpo possa tentare di compensare lo stress causato dalle particelle reclutando batteri utili, una risposta che appare più forte durante la fase di allattamento. Nonostante questi cambiamenti batterici, il danno fisico alla parete intestinale e la gravità dell'infiammazione risultante erano più fortemente legati all'esposizione prenatale. Nei figli femmina, gli effetti sono stati simili nella direzione ma meno gravi; hanno anch'esse mostrato un aumento della gravità della colite quando esposte durante la gravidanza, ma la loro barriera intestinale complessiva è rimasta più resiliente rispetto a quella dei maschi.

Questi risultati suggeriscono che la finestra della gravidanza sia un momento unicamente sensibile per lo sviluppo della barriera intestinale. Quando una madre consuma alimenti contenenti biossido di titanio durante questo periodo, le particelle possono attraversare la placenta e raggiungere l'embrione in via di sviluppo, alterando potenzialmente il progetto dell'intestino prima ancora che l'animale nasca. Questa interruzione precoce lascia un segno duraturo, rendendo la prole più suscettibile a gravi infiammazioni intestinali in età successiva, particolarmente nei maschi. Lo studio non afferma che il biossido di titanio causi la malattia infiammatoria intestinale negli esseri umani, ma evidenzia una specifica vulnerabilità dello sviluppo. Indica che i rischi associati a questo comune additivo alimentare potrebbero non essere uniformi in tutte le fasi della prima infanzia, con il periodo prenatale che rappresenta una minaccia maggiore per la stabilità a lungo termine delle difese intestinali rispetto al periodo dell'allattamento. Per la salute pubblica, ciò indica la necessità di una valutazione attenta delle esposizioni dietetiche durante la gravidanza, poiché le conseguenze per la salute intestinale della generazione successiva potrebbero essere profonde e durature.