Microrganismi intestinali e prospettive delle malattie neurologiche Parte 2

Composizione del microbiota intestinale nella modulazione delle funzioni nervose

Esperimenti su animali esenti da germi hanno dimostrato che la colonizzazione del microbiota intestinale è un requisito chiave per lo sviluppo del sistema nervoso centrale e del sistema nervoso centrale e che una colonizzazione inefficiente del microbiota porta ad un’alterata espressione genica e alla sintesi di neurotrasmettitori, nonché ad alterate funzioni senso-motorie dell’intestino. 41–45].

Il rapporto tra flora intestinale e memoria è stato un ambito di ricerca che ha ricevuto molta attenzione negli ultimi anni. Gli studi hanno scoperto che i microrganismi della flora intestinale sono più strettamente collegati al cervello, influenzando la nostra salute fisica e mentale.

Innanzitutto la flora intestinale ha un impatto importante sulla salute fisica. I microrganismi nell’intestino possono digerire il cibo e produrre sostanze nutritive per aiutare a mantenere la salute fisica. Quando la flora intestinale è squilibrata, si verificano problemi come uno scarso assorbimento dei nutrienti e disturbi del sistema immunitario, che a loro volta influiscono sulla salute del corpo.

Tuttavia, la flora intestinale non influisce solo sulla salute fisica, ma è strettamente correlata anche alla memoria. Gli studi hanno dimostrato che i microrganismi della flora intestinale possono entrare nella circolazione sanguigna e nel cervello dall'intestino e influenzarne le funzioni. Lo squilibrio della flora intestinale può aumentare il rischio di malattia di Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative.

Allo stesso tempo, la flora intestinale influisce anche sulle emozioni e sullo stato mentale. I batteri nell’intestino rilasciano sostanze chimiche che influenzano il rilascio di neurotrasmettitori nel cervello, influenzando così lo stato mentale. Questo è il motivo per cui a volte ci sentiamo male allo stomaco e diventiamo irritabili.

Pertanto, mantenere la salute della flora intestinale è molto importante per la salute di tutto il nostro organismo. Come mantenere la salute intestinale? La prima cosa è attenersi alla dieta regolare, mantenere una struttura alimentare sana, mangiare più cibi ricchi di fibre alimentari e mangiare meno cibi trasformati e cibi ricchi di grassi e zuccheri. Il secondo è concentrarsi sull’esercizio fisico e sulla riduzione dello stress, mantenere una mentalità felice e un atteggiamento positivo nei confronti della vita per ridurre l’impatto negativo dell’intestino e della psicologia.

Infine, dobbiamo renderci conto che la flora intestinale è strettamente correlata alla nostra salute. Presta attenzione al mantenimento della salute intestinale e psicologica, prenditi cura del tuo corpo sotto molti aspetti come la dieta e l'esercizio fisico e procurati una salute migliore. Si può vedere che dobbiamo migliorare la memoria, e Cistanche può migliorare significativamente la memoria perché Cistanche ha effetti antiossidanti, antinfiammatori e antinvecchiamento, che possono aiutare a ridurre l’ossidazione e le reazioni infiammatorie nel cervello, proteggendo così la salute del cervello. sistema nervoso. Inoltre, Cistanche può anche promuovere la crescita e la riparazione delle cellule nervose, migliorando così la connettività e la funzione della rete neurale. Questi effetti possono aiutare a migliorare la memoria, la capacità di apprendimento e la velocità di pensiero e possono anche prevenire il verificarsi di disfunzioni cognitive e malattie neurodegenerative.

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Allo stesso modo, i nutrienti presenti nel tratto gastrointestinale danno inizio a cascate di eventi neurali e ormonali, segnalando al cervello i continui cambiamenti nutritivi. Le fibre nervose afferenti trasportano informazioni dall’intestino ai centri sottocorticali e corticali del cervello, e le fibre effettrici trasportano informazioni ai muscoli lisci dell’intestino [46].

Gli ormoni intestinali rilasciati dalle cellule intestinali spesso trasmettono informazioni al cervello comunicando direttamente con il sistema nervoso centrale attraverso le fibre afferenti. Altri vengono rilasciati direttamente nel sistema circolatorio, e i loro effetti di solito si avvertono dopo essere entrati nel cervello [47].

La stimolazione del nervo vago del sistema parasimpatico del SNA è essenziale affinché il microbiota intestinale possa influenzare la funzione neurofisiologica [48].

Un esperimento con topi vasectomizzati non ha mostrato segni di progressione nelle proprietà comportamentali anche dopo il trattamento con il probiotico Lactobacillus rhamnosus, indicando così che la stimolazione del nervo vago e la trasmissione di segnali attraverso il nervo vago sono cruciali nel determinare cambiamenti comportamentali [49].

La trasmissione del messaggio dall'intestino al tronco cerebrale da parte del nervo vago stimolato attraverso i nuclei e il ganglio nodale rappresenta la connessione relè input-cervello-asse cerebrale. Le cellule enteroendocrine secernono ormoni peptidici, che tendono ad attivare il nervo vago, trasmettendo quindi informazioni al cervello [50].

Il posizionamento delle cellule enteroendocrine vicino al lume e al microbiota intestinale facilita l'interazione con i microbi intestinali attraverso i metaboliti prodotti, mantenendo così la secrezione di specifici ormoni peptidici.

Inoltre, i metaboliti sintetizzati dal microbiota vengono spesso assorbiti dal sistema circolatorio, mentre i metaboliti con forme simili a quella degli zuccheri e delle vitamine vengono trasportati utilizzando specifici trasportatori [51].

I metaboliti possono anche oltrepassare la membrana se l’epitelio viene rotto, consentendo ad altri microbi di fuoriuscire dalla barriera, provocando così uno squilibrio microbico o una disbiosi seguita da infiammazione.

Pertanto, il sistema circolatorio controlla la trasmissione dei segnali al cervello insieme al trasporto dei metaboliti. Il microbiota intestinale rilascia molecole come lipopolisaccaridi (LPS) e peptidoglicani, che innescano la risposta immunitaria. In casi specifici, i batteri gram-negativi che sintetizzano LPS vengono spostati dall’intestino al sistema circolatorio, attivando così le reazioni immunitarie periferiche.

Gli esperimenti dimostrano lo sviluppo di difetti comportamentali come la depressione come risultato dell'attivazione immunitaria periferica [52].

Studi con topi privi di germi mostrano una correlazione tra i microbi intestinali e la conseguente risposta immunitaria, suggerendo così l’influenza del microbiota sulle funzioni neurali attraverso la risposta immunitaria [53].

Inoltre, il microbioma intestinale può interagire con il cervello attraverso l’espressione e la sintesi di neurotrasmettitori come serotonina, GABA, melatonina, istamina, andacetilcolina e fattori neurotrofici come il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF), che a sua volta influenza l’attività dell’ENS [54, 55].

Uno studio ha suggerito che il microbiota associato alla crescita può facilitare lo sviluppo dei primi neuroni attraverso un processo noto come neurogenesi così come quello degli oligodendrociti e che questo potrebbe essere mediato dagli effetti della neuroinfiammazione e dell'IGF circolante-1 [56].

Un altro studio utilizzando modelli di topi adulti privi di germi ha mostrato che la mancanza di un normale microbiota intestinale è associata ad una maggiore permeabilità della barriera emato-encefalica (BBB) ​​[57].

Ruolo del cervello nella modulazione delle funzioni intestinali

Il cervello svolge un ruolo di primo piano nel controllo delle funzioni intestinali (vale a dire, variazioni nella motilità, nella secrezione acida, nella risposta mucosale immunitaria, garantendo il corretto mantenimento dello strato di muco e del biofilm) [58].

Anche il cervello tende a influenzare la composizione del microbiota e la sua funzione attraverso cambiamenti nella permeabilità intestinale. Uno studio ha suggerito che lo stress acuto contribuisce all’alterazione morfologica della barriera epiteliale del colon e riduce l’espressione dell’mRNA della proteina della giunzione stretta ZO-2 [59] e quindi può consentire ai microrganismi intestinali di diffondersi attraverso. Il cervello dirige le funzioni immunitarie attraverso il sistema nervoso autonomo.

Il sistema nervoso centrale può anche influenzare l’attività dei mastociti e il rilascio dei mediatori dei mastociti può portare a disfunzioni intestinali. Uno studio ha suggerito che lo stress può modulare l’attività dei mastociti e portare al rilascio di istamina e triptasi [60].

I prodotti dei mastociti come il fattore di rilascio della corticotropina tendono ad aumentare la permeabilità epiteliale, facilitando quindi l'accesso dei batteri alle cellule immunitarie nella lamina propria. Un lieve stress nei ratti adulti derivante dalla separazione materna neonatale è associato allo sviluppo di una disfunzione della barriera del colon indotta dalla corticotropina. rilasciando recettori ormonali [61].

Esperimenti di laboratorio sui topi hanno dimostrato che la bulbectomia olfattiva bilaterale determina l'induzione della depressione, con conseguente maggiore espressione dell'ormone centrale di rilascio della corticotropina e dei livelli di serotonina [62].

Si è scoperto che questi cambiamenti sono associati a un profilo microbico intestinale alterato. La secrezione di noradrenalina durante lo stress porta all'espressione di virulenza di Pseudomonas aeruginosa, che può causare sepsi intestinale [63], e quindi lo stress può portare all'espressione di fattori di virulenza da parte di specifici microrganismi intestinali nell'ospite appropriato.

La norepinefrina induce anche la proliferazione di molti ceppi diversi di microbi enterici e potrebbe portare a una maggiore crescita di Escherichia coli patogeni e non patogeni.

Le prove indicano che il microbiota intestinale svolge un ruolo chiave nella comunicazione bidirezionale tra l’intestino e il sistema nervoso. La sua interazione con il sistema nervoso centrale è associata ad ansia, stress e funzione della memoria. Inoltre, il sistema nervoso centrale tende anche a influenzare la composizione microbica attraverso il disturbo dell’habitat della mucosa.

Questo è il modo in cui la comunità microbica intestinale influenza il cervello umano e, di solito, l’intero corpo, poiché il cervello definisce come dovrebbe funzionare un corpo umano. Pertanto, un’alterazione significativa del microbiota intestinale può portare a un deterioramento della funzione complessiva del corpo e quindi causare o contribuire all’insorgenza o alla progressione di malattie specifiche o complicazioni di salute.

Ancora una volta, a causa della comunicazione diretta con il cervello, gli impatti sulla funzione neurologica sono più prevalenti rispetto ad altre complicazioni che si manifestano come risultato della compromissione del sistema nervoso centrale a causa della distruzione della comunità del microbioma.

Associazione dei microrganismi intestinali con disturbi neurologici

Disturbo dello spettro autistico

Il disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disturbo neuropsichiatrico caratterizzato da comportamenti stereotipati, incapacità cognitiva e deficit nella comunicazione o nelle interazioni sociali [64,65].

Il termine "spettro" indica variazioni nel tipo e nella gravità dei sintomi; i pazienti con sintomi lievi hanno maggiori probabilità di funzionare in modo indipendente, mentre quelli con sintomi gravi possono richiedere un supporto sostanziale nella loro vita quotidiana.

La malattia insorge prima dei 3 anni di età, di solito colpisce un bambino su 68 ed è quattro volte più diffusa nei maschi rispetto alle femmine [66,67]. Oltre ad essere eterogeneo, il disturbo è caratterizzato da una patofisiologia oscura e da meccanismi eziologici legati al microbiota intestinale compromesso, come l’eccitotossicità del glutammato, lo stress ossidativo, lo stress e la neuroinfiammazione [68].

I fattori fisiologici che tendono a evidenziare l’influenza del microbiota intestinale sull’autismo possono includere reazioni autoimmuni, reazioni alimentari, malattie del tratto gastrointestinale superiore, feci anormali, enterocolite autistica, sindrome dell’intestino permeabile, infiammazione eccessiva, livelli aberranti di glutatione e livelli irregolari di metalli o minerali [69].

Nei bambini con autismo, la permeabilità intestinale può portare ad una perdita con conseguente assorbimento di molecole neurotossiche attraverso una membrana intestinale danneggiata dall'infiammazione, portando a disturbi neurologici [70,71].

In seguito allo sviluppo di un intestino permeabile, che consente alle molecole di entrare nel flusso sanguigno, nel tempo possono emergere l’attivazione immunitaria, danni ai tessuti e danni al tessuto cerebrale.

I peptidi oppioidi prodotti da alcune diete possono anche influenzare modelli comportamentali simili all’autismo, come diminuzione della socializzazione, diminuzione della risposta al dolore, linguaggio anormale e comportamenti autolesionistici o ripetitivi attraverso l’interferenza con la funzione dei neurotrasmettitori.

Tuttavia, un collegamento diretto deve ancora essere identificato. Gli studi hanno inoltre osservato che i bambini con ASD preferiscono amidi, snack e alimenti trasformati, mentre rifiutano frutta, verdura e proteine ​​[72,73].

Sebbene uno squilibrio nel microbiota intestinale possa portare alla disbiosi intestinale, diversi batteri patogeni possono portare a disturbi neurologici, in presenza di un sistema immunitario indebolito.

Le tossine prodotte dai batteri possono accumularsi nel flusso sanguigno, causando confusione, delirio e persino coma. È noto anche che i lieviti contribuiscono alle malattie neurologiche poiché è noto che producono le sostanze chimiche che contribuiscono e sono stati riscontrati anche in livelli aumentati nei pazienti con ASD [74].

L’eziologia del collegamento tra microbiota intestinale e autismo è stata confermata dopo che il trapianto di microbiota intestinale da donatori autistici in topi privi di germi ha portato all’induzione di comportamenti autistici in un modello di roditori [75].

Un'ipotesi di Williams et al. suggerisce che i bambini con ASD mancano di Bacteroidetes, che sono importanti fattori di digestione dei polisaccaridi, e quindi i pazienti con ASD non solo hanno una capacità anomala di degradazione dei carboidrati ma hanno anche disbiosi della mucosa [76].

Successivamente, un’analisi metagenomica ha mostrato che i pazienti con ASD avevano una diminuzione dei Bacteroidetes, un aumento del rapporto tra Firmicutes e Bacteroidetes e un aumento dei Betaproteobacteria [77].

Inoltre, uno studio di pirosequenziamento della microflora fecale ha rivelato importanti differenze nei phyla Actinobacteria e Proteobacterium rispetto ai controlli sani [76]. Questo studio di pirosequenziamento, insieme ad altri tre studi, ha rivelato anche un numero maggiore di specie Desulfovibrio e Bacteroides vulgatus nelle feci dei pazienti con ASD [78-80].

Le specie Desulfovibrio sono anche associate ad un aumento della produzione di acido propionico, che potrebbe contribuire alla patogenesi dell’ASD [81]. Inoltre, livelli più bassi di Akkermansia, batteri che degradano la mucina nei bambini con ASD, indicavano una barriera della mucosa gastrointestinale più sottile rispetto ai controlli. Ciò può portare a una ridotta permeabilità intestinale nei bambini con ASD [82,83].

Un altro studio ha dimostrato che il numero e il tipo delle specie Clostridium e Ruminococcus differivano significativamente nei bambini normali rispetto ai bambini ASD quando coltivati ​​utilizzando tecniche di coltura anaerobica di base per contare e isolare i microrganismi seguiti dal targeting PCR del 16SrDNA negli isolati [78].

Successivamente, uno studio di Song et al. hanno dimostrato che i gruppi di cluster I e XI di Clostridium e Bolteae di Clostridium erano significativamente più alti nei bambini con autismo quando veniva utilizzata la PCR quantitativa in tempo reale [84].

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