Batteri che parlano al cervello

Vi siete mai domandatɜ perché miliardi di batteri abitano il nostro organismo? E perché alcuni organi sono più densamente popolati da questi microrganismi?

Generalmente pensiamo che tutti i batteri causino danni e malattie. In realtà, alcune specie di batteri svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere sano il nostro organismo.

Microbiota intestinale

I batteri sono organismi microscopici presenti ovunque, negli ambienti più inospitali della Terra e addirittura all’interno del nostro corpo. Organi, come ad esempio l’intestino o la pelle, sono normalmente abitati da centinaia di specie batteriche, le quali si sono insediate e verosimilmente co-evolute con l’essere umano durante il processo evolutivo.

L’intestino, in particolare, è un organo molto complesso, deputato all’assorbimento delle sostanze nutritive e caratterizzato da un intricato sistema di vasi sanguigni e di neuroni, i quali compongono il cosiddetto sistema nervoso enterico.

L’intestino è anche casa di miliardi di batteri. Questi batteri, insieme ad altri microrganismi, compongono il cosiddetto microbiota intestinale e contribuiscono al benessere del nostro organismo tramite la produzione di molecole importanti come acidi grassi, vitamine e amminoacidi.

Microbiota intestinale e sistema immunitario

Una domanda però sorge spontanea. Per quale motivo questi batteri vengono riconosciuti come “buoni” e non vengono attaccati dal nostro sistema immunitario?

Durante un’infezione batterica, i globuli bianchi (ovvero le cellule del sistema immunitario) si accorgono della presenza di un organismo estraneo e migrano dai vasi sanguigni al sito di infezione. Qui si scatena una risposta infiammatoria durante la quale i globuli bianchi riconoscono il batterio come estraneo e pericoloso e si adoperano per eliminarlo.

Nell’intestino, però, questa risposta non avviene. Per quale motivo? Uno dei meccanismi che i batteri del nostro intestino usano per spegnere la risposta infiammatoria consiste nello stimolare la produzione di una molecola, chiamata interleuchina 10. Questa molecola è caratterizzata da una potente attività antinfiammatoria, in grado di tenere a freno il sistema immunitario e impedire l’eliminazione del microbiota intestinale.

Asse microbiota-intestino-cervello

Diversi studi hanno dimostrato che la tipologia di batteri della flora intestinale influenza l’attività del nostro cervello. A questo proposito, infatti, è stata coniata l’espressione “asse microbiota-intestino-cervello” (in inglese “microbiota-gut-brain axis”), la quale identifica una stretta connessione tra questi tre sistemi, in grado di influenzarsi a vicenda.

Ma come i batteri che abitano l’intestino comunicano con un organo così distante come il cervello?

Vediamo insieme uno dei meccanismi. I batteri dell’intestino producono alcune molecole che entrano in contatto con una tipologia particolare di cellule che rivestono la parete dell’intestino, chiamate cellule enterocromaffini. Queste cellule riconoscono tali segnali e producono a loro volta altre molecole, tra cui neurotrasmettitori come la serotonina.

Le terminazioni nervose presenti nell’intestino percepiscono queste molecole come informazione e inviano tale informazione direttamente al nostro cervello.

È proprio come se fosse una gara di staffetta.

Immaginiamo che il batterio sia il primo atleta e tenga in mano il testimone con all’interno il messaggio “io sono un batterio buono”. Parte la gara, il batterio corre e affida il testimone alle cellule enterocromaffini, le quali poi passano l’informazione ai nervi dell’intestino. Questi, come ogni ultimo staffettista che si rispetti, sono i più veloci a correre: partono e in pochi istanti arrivano alla meta e consegnano il testimone al cervello.

Come il microbiota intestinale influenza il nostro comportamento

Studi effettuati in roditori hanno dimostrato che l’alterazione della composizione del microbiota intestinale è in grado di influenzare alcuni comportamenti. Queste alterazioni riguardano soprattutto la sfera sociale.

La presenza del microbiota intestinale è associata a un’aumentata propensione all’interazione e alla socializzazione tra organismi della stessa specie. Topi senza Bacteroides fragilis (B. fragilis) nell’intestino sono dotati di minori capacità comunicative e presentano dei comportamenti simili-autistici. Introducendo B. fragilis nell’intestino, lɜ ricercatorɜ hanno osservato un recupero delle capacità comunicative e di interazione.

Un altro studio ha evidenziato il ruolo del Lactobacillus rhamnosus (L. rhamnosus), già utilizzato in clinica per altri scopi, nell’attenuare i sintomi da stress. La somministrazione per via orale di L. rhamnosus per 28 giorni ha dimostrato una diminuzione dei comportamenti ansiosi causati da stress.

Queste e altre evidenze identificano il microbiota intestinale come importante regolatore di alcuni aspetti comportamentali. Chissà se in futuro i batteri verranno utilizzati come strumenti terapeutici per i disturbi legati alla sfera sociale. Alla luce di quanto detto, la visione del microbiota intestinale come semplice regolatore della funzionalità intestinale appartiene certamente al passato.

 

Fonti

Hsiao, E. Y., McBride, S. W., Hsien, S., Sharon, G., Hyde, E. R., McCue, T., … & Mazmanian, S. K. (2013). Microbiota modulate behavioral and physiological abnormalities associated with neurodevelopmental disorders. Cell, 155(7), 1451-1463. DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.024

Bharwani, A., Mian, M. F., Surette, M. G., Bienenstock, J., & Forsythe, P. (2017). Oral treatment with Lactobacillus rhamnosus attenuates behavioural deficits and immune changes in chronic social stress. BMC medicine, 15(1), 1-14. DOI: 10.1186/s12916-016-0771-7

 

Microbiota intestinale e asse microbiota-intestino-cervello:

Rhee, S. H., Pothoulakis, C., & Mayer, E. A. (2009). Principles and clinical implications of the brain–gut–enteric microbiota axis. Nature reviews Gastroenterology & hepatology, 6(5), 306-314. DOI: 10.1038/nrgastro.2009.35