Gli scienziati hanno riconosciuto sempre più l’importanza del microbiota intestinale per la salute generale, compreso il cervello. Tuttavia, i ricercatori stanno ancora lavorando per identificare quali batteri specifici siano coinvolti nelle malattie e in che modo influenzino l’organismo.
In particolare, un batterio, la Morganella morganii , è stato collegato in diversi studi al disturbo depressivo maggiore. Fino a poco tempo fa, tuttavia, non era chiaro se questo microbo contribuisse alla depressione, se la depressione modificasse il microbiota o se un altro fattore spiegasse la connessione.
I ricercatori della Harvard Medical School hanno ora identificato un meccanismo biologico che rafforza l’ipotesi che il Mycobacterium morganii possa influenzare la salute del cervello. Le loro scoperte offrono una spiegazione più chiara di come questo batterio possa incidere sulla depressione.
Pubblicato sul Journal of the American Chemical Society , lo studio individua una molecola che innesca l’infiammazione e suggerisce un possibile nuovo bersaglio per la diagnosi o il trattamento di alcuni casi di depressione. Fornisce inoltre un quadro di riferimento per studiare come altri microbi intestinali possano influenzare la salute e il comportamento umano.
“Esiste una teoria che collega il microbiota intestinale alla depressione, e questo studio fa un ulteriore passo avanti, verso una reale comprensione dei meccanismi molecolari alla base di tale legame”, ha affermato l’autore senior Jon Clardy, professore di chimica biologica e farmacologia molecolare presso il Blavatnik Institute della Harvard Medical School.
Come una sostanza chimica ambientale scatena l’infiammazione
I ricercatori hanno scoperto che un contaminante ambientale chiamato dietanolammina, o DEA, può talvolta sostituire un alcol zuccherino in una molecola prodotta da M. morganii nell’intestino.
Questa molecola alterata si comporta in modo molto diverso dalla versione normale. Invece di rimanere innocua, attiva il sistema immunitario, provocando il rilascio di proteine infiammatorie note come citochine, in particolare l’interleuchina-6 (IL-6).
Questa sequenza di eventi fornisce una possibile spiegazione che collega M. morganii alla depressione. È noto che l’infiammazione cronica svolge un ruolo in molte malattie ed è stata anche associata al disturbo depressivo maggiore.
Ricerche precedenti supportano questa connessione. Alcuni studi hanno collegato l’IL-6 alla depressione e hanno anche associato il Mycobacterium morganii a condizioni infiammatorie come il diabete di tipo 2 e le malattie infiammatorie croniche intestinali (MICI).
Saranno necessarie ulteriori ricerche per determinare se questa molecola alterata causi direttamente la depressione e per comprendere quanti casi potrebbero essere influenzati da questo processo.
Nuove possibilità di diagnosi e trattamento
La DEA si trova comunemente in prodotti industriali, agricoli e di consumo.
“Sapevamo che i microinquinanti possono essere incorporati nelle molecole di grasso dell’organismo, ma non sapevamo come ciò avvenga o cosa succeda in seguito”, ha affermato Clardy. “Il metabolismo della DEA in un segnale immunitario è stato del tutto inaspettato.”
I ricercatori suggeriscono che la DEA potrebbe potenzialmente essere utilizzata come biomarcatore per aiutare a identificare alcuni casi di disturbo depressivo maggiore.
Le loro scoperte rafforzano inoltre l’ipotesi che la depressione, o almeno alcune sue forme, possano coinvolgere il sistema immunitario. Ciò apre alla possibilità che trattamenti mirati alle risposte immunitarie, come i farmaci immunomodulanti, possano essere efficaci per alcuni pazienti.
Più in generale, lo studio dimostra come una molecola batterica possa alterare la funzione immunitaria umana incorporando un contaminante. Questa scoperta potrebbe aiutare gli scienziati a indagare su come altri batteri intestinali influenzino l’immunità e diversi sistemi biologici.
“Ora che sappiamo cosa stiamo cercando, penso che possiamo iniziare a esaminare altri batteri per vedere se svolgono reazioni chimiche simili e iniziare a trovare altri esempi di come i metaboliti possono influenzarci”, ha affermato Clardy.
La ricerca collaborativa fa progredire la scienza del microbioma
Questa svolta è stata resa possibile dalla combinazione delle competenze di due gruppi di ricerca. Il laboratorio di Clardy si concentra sulla chimica delle piccole molecole prodotte dai batteri, mentre il laboratorio di Ramnik Xavier, professore di medicina titolare della cattedra Kurt J. Isselbacher presso il Massachusetts General Hospital, è specializzato nella comprensione di come il microbioma influenzi la salute a livello molecolare.
Queste collaborazioni, nel loro insieme, hanno contribuito a migliorare la comprensione di come i batteri intestinali interagiscono con il sistema immunitario e influenzano le malattie. I loro lavori più recenti includono:
- Dimostrazione di come un singolo batterio ( A. muciniphila ), la molecola che produce, il percorso biologico che utilizza e i suoi effetti sull’organismo siano interconnessi (protezione contro l’infiammazione e aumento della sensibilità alle immunoterapie contro il cancro).
- Ciò dimostra che il batterio intestinale R. gnavus produce una catena di molecole di zucchero che attiva il sistema immunitario, il che potrebbe spiegare il suo legame con il morbo di Crohn e le malattie infiammatorie croniche intestinali.
- La scoperta che una molecola lipidica presente sulla superficie del batterio Streptococcus pyogenes, responsabile della faringite streptococcica , può innescare una risposta immunitaria che induce il rilascio di citochine infiammatorie, ha contribuito a spiegare gravi complicazioni immunitarie, possibili legami con malattie autoimmuni come il lupus e a individuare modi per migliorare le immunoterapie contro il cancro.
Questa molecola grassa appartiene a un gruppo chiamato cardiolipine, note per stimolare il rilascio di citochine . Nel nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che quando la DEA viene incorporata nella molecola prodotta da M. morganii , questa inizia a comportarsi come una cardiolipina, scatenando l’infiammazione.
Autorialità, finanziamenti, informazioni da divulgare
Sunghee Bang e Yern-Hyerk Shin sono co-primi autori. Gli altri autori sono Sung-Moo Park, Lei Deng, R. Thomas Williamson e Daniel B. Graham.
Il coautore Xavier è membro del Broad Institute del MIT e di Harvard, dove dirige anche il Klarman Cell Observatory e l’Immunology Program, oltre a essere co-direttore dell’Infectious Disease and Microbiome Program.
Questo lavoro è stato finanziato dai National Institutes of Health (grant R01AI172147) e dal Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust (2023A004123). Gli autori ringraziano inoltre l’HMS Analytical Chemistry Core, l’HMS Bio-molecular NMR Facility (precedentemente East Quad NMR facility; NIH OD028526) e l’Institute of Chemistry and Cell Biology (ICCB)-Longwood Screening Facility.
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