Modulazione della proliferazione e dell'apoptosi delle cellule epiteliali intestinali da parte del Lactobacillus gasseri SF1183

Apr 05, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 20248 (2022) Citare questo articolo

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Il microbiota intestinale esercita una serie di effetti positivi sull’omeostasi intestinale, tra cui la produzione di molecole benefiche, il controllo dell’integrità della barriera epiteliale e la regolazione dell’equilibrio tra morte e proliferazione delle cellule dell’ospite. Le interazioni tra batteri commensali e cellule intestinali sono ancora poco studiate ed è quindi di fondamentale importanza affrontare tali interazioni a livello molecolare e cellulare. Riportiamo un'analisi in vitro degli effetti delle molecole secrete dal Lactobacillus gasseri SF1183 sulle cellule HCT116, selezionate come modello di cellule epiteliali intestinali. SF1183 è un ceppo di L. gasseri isolato da una biopsia ileale di un volontario umano sano, in grado di prevenire i sintomi della colite in vivo. Ampliando i risultati precedenti, mostriamo che le molecole bioattive secrete da SF1183 riducono la proliferazione delle cellule HCT116 in modo reversibile determinando una variazione nei marcatori del ciclo cellulare (p21WAF, p53, ciclina D1) e determinando la protezione delle cellule HCT116 dai danni indotti dal TNF-alfa. apoptosi, effetto potenzialmente rilevante per la protezione dell’integrità della barriera epiteliale e la ricostituzione dell’omeostasi tissutale. Coerentemente, le molecole secrete da SF1183 aumentano il reclutamento di occludina, un componente importante di TJ, nei contatti cellula-cellula, suggerendo un rafforzamento della funzione di barriera.

Il microbiota intestinale si è coevoluto con il suo ospite animale formando una relazione simbiotica e contribuendo alla salute metabolica dell’ospite. La distribuzione relativa dei batteri intestinali è unica per un individuo e cambia transitoriamente a seconda della dieta, dell’età, dell’esercizio fisico, dell’uso di farmaci e della genetica dell’ospite, rendendo difficile definire un microbiota normale o sano. Tuttavia, un’elevata diversità di taxa, un’elevata ricchezza e nuclei funzionali di microbiota stabili caratterizzano le comunità microbiche intestinali sane1. Drastiche alterazioni di tale composizione microbica (disbiosi) sono state associate alla patogenesi di diversi disordini metabolici e malattie infiammatorie intestinali, tra cui le infiammazioni del colon (UC, Colite Ulcerosa, CD, Malattia di Chron), generalmente denominate Malattie Infiammatorie Intestinali (IBD). Le IBD sono caratterizzate da una produzione anormale di citochine infiammatorie (TNF-α, Tumor Necrosis Factor alfa, IFN-γ Interferon Gamma) da parte delle cellule ospiti e da un'interruzione dell'integrità epiteliale in parte dovuta all'aumentata apoptosi. Per bilanciare queste condizioni, una serie di strategie di intervento dirette al microbiota sono state proposte e testate in modelli animali e, in alcuni casi, in studi sull’uomo. Questi includono la somministrazione orale di (1) prebiotici, oligosaccaridi non digeribili (ad esempio inulina e oligofruttosio) che, una volta fermentati da alcuni membri del microbiota, provocano un miglioramento delle funzioni della barriera intestinale, (2) probiotici, batteri vivi che, colonizzando l'intestino esercita un effetto benefico sulla salute (3) simbiotici, una combinazione di prebiotici e vari ceppi probiotici; e (4) postbiotici, probiotici pastorizzati o parti di ceppi microbici1.

L’uso orale dei probiotici è attualmente molto ben accettato grazie alla capacità di alcuni batteri di influenzare l’espressione delle citochine, ridurre l’infiammazione e proteggere l’integrità della barriera intestinale2,3,4,5,6. L'uso dei probiotici ha origine da alimenti tradizionali contenenti batteri vivi, comuni in molte culture e considerati avere effetti benefici per la salute. Esempi ben noti in questo contesto sono i batteri lattici, presenti in una varietà di alimenti fermentati tradizionali7 e i formatori di spore del genere Bacillus presenti nel Natto, un alimento salutare tradizionale giapponese a base di semi di soia fermentati con B. subtilis var. natto e in simili alimenti fermentati tradizionalmente utilizzati in vari paesi8. Diverse specie dei generi Bifidobacterium, Lactobacillus, Bacillus e Saccharomyces sono da tempo utilizzate come probiotici commerciali8,9. Inoltre, altri batteri intestinali sono stati proposti come probiotici di prossima generazione, come Faecalibacterium prausnitzii10 e Akkermansia muciniphila11.