Engineered probiotic co‑expressing IL‑10 and Amuc_1100 modulates the gut‑brain axis to improve ASD‑like behaviors in BTBR mice
Questo studio dimostra che un probiotico ingegnerizzato che co-esprime IL-10 e Amuc_1100 allevia i comportamenti simili all'ASD nei topi BTBR modulando l'asse intestino-cervello attraverso la riduzione dell'infiammazione intestinale, il rimodellamento del microbiota intestinale e la normalizzazione della funzione microgliale nella corteccia prefrontale mediale.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Il disturbo dello spettro autistico è una condizione complessa che influenza il modo in cui le persone si connettono con gli altri e navigano nel mondo. Sebbene le cause esatte rimangano un enigma, gli scienziati sospettano da tempo che il sistema immunitario svolga un ruolo significativo. In molti individui con autismo, i meccanismi di difesa del corpo sembrano trovarsi in uno stato di costante, basso livello di allerta, portando a un'infiammazione che può interrompere lo sviluppo e la funzione cerebrale. Un elemento chiave per calmare questo incendio interno è una proteina naturale chiamata interleuchina-10, o IL-10. Questa molecola agisce come un pacificatore, dicendo al sistema immunitario di abbassare la guardia e riducendo l'infiammazione dannosa. Tuttavia, in alcuni casi di autismo, il corpo non produce abbastanza di questo segnale calmante, o non riesce a consegnarlo efficacemente nei posti giusti. La medicina tradizionale fatica in questo ambito perché somministrare la proteina direttamente al paziente è difficile; essa si decompone troppo rapidamente nel corpo e può causare effetti collaterali indesiderati se si diffonde ovunque contemporaneamente.
È qui che un nuovo approccio, dettagliato in una ricerca recente, offre una strada diversa. Invece di iniettare un farmaco, gli scienziati hanno ingegnerizzato un batterio innocuo e amichevole affinché agisca come una minuscola, vivente fabbrica all'interno dell'intestino. Posizionando questo microbo modificato nel sistema digerente, speravano di creare una fornitura costante e locale della proteina calmante IL-10 proprio dove è più necessaria. Lo studio si è concentrato su una specifica ceppo di topi che mostra naturalmente comportamenti simili all'autismo, come evitare l'interazione sociale e ripetere gli stessi movimenti ripetutamente. I ricercatori volevano vedere se nutrire i topi con i loro batteri personalizzati potesse silenziare il sistema immunitario, calmare il cervello e cambiare il comportamento dei topi.
Il team ha utilizzato un batterio ben noto e sicuro, l'Escherichia coli Nissle 1917, utilizzato da decenni per trattare problemi digestivi nell'uomo. Hanno modificato geneticamente questo batterio in modo che producesse costantemente due cose: la versione murina della proteina IL-10 e una seconda proteina chiamata Amuc_1100, che proviene da un altro tipo di batterio intestinale noto per rafforzare la barriera intestinale. Questa combinazione è stata progettata per lavorare insieme, con la seconda proteina che aiuta a sigillare il rivestimento intestinale e la prima proteina che lenisce il sistema immunitario. I ricercatori hanno somministrato questi batteri ingegnerizzati ai topi con caratteristiche simili all'autismo ogni giorno per quattro settimane, mentre un gruppo di controllo ha ricevuto una versione dei batteri che non produceva queste proteine.
I risultati sono stati sorprendenti. Dopo il mese di trattamento, i topi che avevano ricevuto i batteri ingegnerizzati hanno mostrato un drammatico miglioramento nel comportamento sociale. In un test in cui potevano scegliere di passare del tempo vicino a un altro topo o a un oggetto vuoto, i topi trattati preferivano chiaramente la compagnia dell'altro topo, mentre i topi non trattati non mostravano tale interesse. Il trattamento ha anche ridotto i comportamenti ripetitivi comuni nel modello; i topi si pulivano meno e seppellivano meno palline nella loro lettiera, azioni che sono spesso viste come segni di ansia o compulsione in questi animali. Questi cambiamenti suggerivano che il trattamento non stava solo facendo sentire meglio i topi fisicamente, ma stava effettivamente alterando i tratti fondamentali associati alla loro condizione.
Per capire come ciò sia avvenuto, gli scienziati hanno guardato all'interno dei corpi dei topi. Hanno scoperto che il trattamento ha ridotto con successo l'infiammazione negli intestini. Il rivestimento dell'intestino, che era stato danneggiato e disorganizzato nei topi non trattati, appariva nuovamente sano e strutturato. I livelli di un marcatore per l'infiammazione intestinale sono diminuiti significativamente, tornando ai livelli normali. Inoltre, il trattamento ha rimodellato la comunità di microbi che vivono nell'intestino. Ha incoraggiato la crescita di batteri benefici che aiutano a mantenere un ambiente intestinale sano, sopprimendo al contempo i tipi di batteri legati all'infiammazione. Ciò suggerisce che i batteri ingegnerizzati non hanno agito solo da soli; hanno aiutato a ripristinare un ecosistema equilibrato all'interno del tratto digestivo, che è noto per comunicare strettamente con il cervello.
I cambiamenti non si sono fermati all'intestino. Quando i ricercatori hanno esaminato i cervelli dei topi trattati, specificamente in una regione chiamata corteccia prefrontale mediale, che è cruciale per il comportamento sociale, hanno trovato che i segni di infiammazione si erano attenuati. Il tessuto cerebrale mostrava livelli inferiori di geni che guidano l'infiammazione, in particolare quelli coinvolti in una via nota come segnalazione IL-17, che è spesso iperattiva nell'autismo. Forse più importante ancora, lo studio ha esaminato le cellule immunitarie del cervello, chiamate microglia. Nei topi non trattati, queste cellule erano in uno stato di alta allerta, costantemente in scansione alla ricerca di minacce e che arrivavano persino a mangiare via le connessioni sane tra le cellule cerebrali. Nei topi trattati, queste cellule sono tornate a uno stato calmo e protettivo. Hanno smesso la loro eccessiva pulizia delle connessioni cerebrali e hanno iniziato a sostenere la normale funzione del cervello.
Lo studio fornisce una chiara prova di concetto che la consegna di un segnale immunitario calmante direttamente attraverso l'intestino può avere un effetto a catena, raggiungendo tutto il percorso fino al cervello per migliorare il comportamento. Utilizzando un batterio vivente per produrre la proteina necessaria localmente, i ricercatori hanno aggirato i problemi dei farmaci a breve durata e della tossicità sistemica. Sebbene questo lavoro sia stato condotto su topi e siano necessarie ulteriori ricerche per garantirne sicurezza ed efficacia negli esseri umani, esso indica una strategia promettente. Suggerisce che per alcune forme di autismo guidate da uno squilibrio immunitario, la risposta potrebbe non risiedere in una pillola o in un'iniezione, ma in una conversazione gentile e sostenuta tra l'intestino e il cervello, mediata da un piccolo aiutante ingegnerizzato.
Sommerso dagli articoli nel tuo campo?
Ricevi digest giornalieri degli articoli più recenti corrispondenti alle tue parole chiave di ricerca — con riassunti tecnici, nella tua lingua.