L’artrite reumatoide (AR) è una malattia autoimmune che colpisce circa l’1% della popolazione mondiale. È caratterizzata da alti livelli di citochine infiammatorie nel flusso sanguigno, che innescano una risposta infiammatoria all’interno delle articolazioni, che a sua volta si traduce in un graduale deterioramento articolare e compromissione funzionale. Tuttavia, i precisi meccanismi responsabili dell’avvio di questa infiammazione non sono ancora chiari.

Gli esami di feci, siero e campioni di liquido sinoviale articolare di individui con AR hanno rivelato una forte correlazione tra il microbiota intestinale e la gravità della malattia. Il microbiota intestinale ha la capacità di migrare verso organi distanti rilasciando metaboliti, proteine e vescicole della membrana esterna (OMV). Un numero crescente di prove suggerisce che le OMV derivati dal microbiota inducono risposte immunitarie trasportando molecole che colpiscono specificamente le cellule immunitarie, in particolare macrofagi e neutrofili.

Mukeng Hong e colleghi hanno quindi ipotizzato che le OMV derivate dal microbiota intestinale possano mediare gli effetti del microbiota intestinale sull’insorgenza e la progressione dell’AR. Un loro recente studio, pubblicato sulla rivista Cell & Host Microbe, dimostra in particolare che il batterio Fusobacterium nucleatum è arricchito nell’intestino dei pazienti affetti da artrite reumatoide e aggrava l’artrite fornendo il fattore di virulenza FadA alle articolazioni tramite le OMV. FadA innesca l’infiammazione sinoviale attivando i macrofagi sinoviali.

F. nucleatum è un batterio anaerobio facoltativo che vive nella cavità orale e nell’intestino, svolge un ruolo in diverse malattie orali e gastrointestinali e colpisce organi distanti, come il fegato, il cervello e la placenta, secernendo fattori di virulenza nel flusso sanguigno, comprese proteine e OMV, nonché per traslocazione.

F. nucleatum, citochine infiammatorie e artrite reumatoide

I ricercatori hanno raccolto campioni di siero e feci da 49 pazienti con artrite reumatoide e 25 controlli sani per caratterizzare il microbiota intestinale e le firme dell’infiammazione. 

Dai dati ottenuti sono emersi livelli più elevati di citochine infiammatorie nel siero dei pazienti con AR. 

Inoltre, sono state osservate differenze nella composizione del microbiota, nella ricchezza e nell’abbondanza di diverse specie microbiche nei pazienti affetti da AR rispetto a individui sani. 

Tra gli altri, il genere Fusobacterium è risultato significativamente più abbondante nei pazienti con AR e correlato con i parametri dell’attività della malattia e i livelli delle citochine infiammatorie sieriche, indicano quindi una relazione tra F. nucleatum e l’AR.

Per studiare il potenziale ruolo patogeno di F. nucleatum nell’artrite reumatoide, gli autori dello studio hanno utilizzato un modello murino di artrite indotta da collagene (CIA) che hanno trattato con F. nucleatum, scoprendo che la sua somministrazione induce un’artrite più grave rispetto al trattamento di controllo. Inoltre, nelle articolazioni dei topi CIA sono stati osservati una maggiore erosione ossea e livelli maggiori di macrofagi e neutrofili; questi dati indicano una maggiore infiammazione sinoviale nei topi trattati con F. nucleatum.

Gli autori dello studio hanno quindi trattato i topi con un antibiotico specifico per Fusobacteria: la quasi totale assenza del batterio indotta dalla terapia antibiotica ha migliorato significativamente l’artrite riducendo i livelli di citochine infiammatorie sieriche e l’infiltrazione di neutrofili e macrofagi nelle articolazioni. Questi dati implicano che F. nucleatum svolge un ruolo nel mediare l’aggravamento dell’artrite.

Per comprendere i meccanismi sottostanti, i ricercatori hanno bloccato il rilascio di OMV da F. nucleatum. Ciò ha anche impedito gli effetti pro-infiammatori del batterio, indicando il ruolo cruciale svolto da queste vescicole. Inoltre, è stato osservato che le OMV traslocano in tutto il corpo e si accumulano negli arti dei topi, e quindi potenzialmente anche nelle articolazioni.

In effetti, i ricercatori hanno poi scoperto che le OMV accumulate nelle articolazioni aggravano l’artrite, che è accompagnata da una maggiore infiammazione sistemica e sinoviale rispetto ai topi di controllo. Questi dati suggeriscono quindi che F. nucleatum promuove l’artrite reumatoide secernendo OMV, che prendono di mira specificamente i macrofagi. 

Fattore di virulenza FadA e peggioramento dell’artrite 

FadA è una delle proteine cruciali di F. nucleatum in grado di mediare la disseminazione sistemica e le cascate pro-infiammatorie. 

Pertanto, gli autori hanno analizzato le OMV e identificato la presenza di FadA al loro interno e nei macrofagi a livello degli arti dei topi. Questi dati dimostrano la traslocazione della proteina FadA associata a F. nucleatum nelle articolazioni nei roditori.

I ricercatori hanno anche creato una forma mutante di F. nucleatum con delezione di FadA e hanno notato che questo mutante non è più in grado di stimolare l’infiammazione. La proteina FadA all’interno delle OMV sembra quindi mediare gli effetti pro-infiammatori di F. nucleatum.

Ulteriori esperimenti hanno dimostrato che i livelli di Rab5a, uno dei geni maggiormente correlati a FadA, sono maggiori nei macrofagi sinoviali in topi trattati con OMV, mentre la sua espressione è risultata diminuita in seguito al trattamento antibiotico specifico per F. nucleatum. Rab5a potrebbe quindi rappresentare il target mediante il quale le OMV contenenti FadA mediano gli effetti di aggravamento sull’artrite.

Infine, è stato anche osservato che la proteina FadA, contenuta nelle OMV, potenzia l’interazione tra Rab5 e YB-1, il più abbondante fattore di trascrizione interconnesso con Rab5a. La sovraespressione di YB-1 ha aumentato significativamente quella dei geni infiammatori. Questi dati suggeriscono quindi che le OMV promuovono l’infiammazione attraverso l’asse FadA-Rab5a-YB-1.

Livelli di asse FadA-Rab5a-YB-1 nella sinovia 

Al fine di traslare nell’uomo i risultati osservati nei topi, gli autori hanno analizzato l’eventuale presenza dei suddetti fattori critici nel liquido articolare o nei campioni sinoviali di pazienti affetti da artrite reumatoide e in soggetti di controllo. 

In particolare, il livello di FadA nelle OMV di pari qualità era significativamente più alto nei pazienti con AR rispetto ai controlli; inoltre, è stata rilevata anche  una maggiore infiammazione. 

La traslocazione dall’intestino alle articolazioni delle OMV contenenti FadA associate a F. nucleatum sembra quindi essere all’origine dell’artrite reumatoide.

Inoltre, tutti i fattori critici alla base dell’artrite aggravata da F. nucleatum (FadA, Rab5a e YB-1) sono risultati elevati nei pazienti con AR rispetto ai controlli. Questi dati supportano la traslocazione delle OMV contenenti FadA dall’intestino alle articolazioni e suggeriscono il loro ruolo causale nell’aggravare l’artrite reumatoide attraverso l’asse Rab5a-YB-1.

In conclusione, il presente studio ha identificato nei topi l’asse OMVs-FadA-Rab5a-YB-1 nel contesto dell’artrite e ha analizzato questi mediatori critici nella sinovia dei pazienti affetti da AR, arrivando a ipotizzare che F. nucleatum sia in grado di aggravare l’AR secernendo OMV che contengono FadA.

Conclusioni

Nel complesso, questi risultati indicano che il microbiota intestinale potrebbe esercitare effetti patogeni su organi in siti remoti mediante la secrezione di OMV contenenti specifiche proteine. Lo studio fornisce in particolare nuove informazioni sulle cause dell’infiammazione nell’artrite reumatoide e suggerisce che F. nucleatum e le sue OMV possano rappresentare promettenti bersagli terapeutici per il miglioramento clinico della patologia.