Il virus dell’influenza A (IAV) causa malattie respiratorie con complicanze sistemiche negli animali e nell’uomo, soprattutto nei neonati, poiché l’infezione interferisce con i processi di sviluppo esponendo, nel lungo periodo, al rischio di diabete, asma, allergie, difetti cognitivi correlati ad alterazioni del microbiota. La vaccinazione materna contro l’IAV può ridurre il rischio di infezione nei neonati, ma non è noto se il trasferimento passivo di anticorpi protegga dalle complicanze future.
Christopher A. Gaulke dell’Università di Illinois e colleghi hanno valutato l’impatto della vaccinazione materna sullo sviluppo del microbiota intestinale e nasale e dell’ippocampo nei suinetti. Lo studio ha dimostrato, per la prima volta, un collegamento forte tra l’espressione genica cerebrale e l’abbondanza delle comunità microbiche nasali, oltre a una riduzione significativa delle lesioni polmonari e della carica virale. Lo studio è stato pubblicato su Veterinary Microbiology.
Le scrofe hanno ricevuto un vaccino sperimentale contro l’influenza A (virus TX98-129 inattivato) a 70 e 90 giorni di gestazione, mentre il gruppo di controllo è stato sottoposto a una vaccinazione simulata.
Sovraregolazione dei geni correlati all’immunità antivirale
La mappatura del genoma suino ha permesso di identificare 25.701 geni, di cui 1.146 espressi in modo differente tra i gruppi e implicati nella differenziazione e nello sviluppo del sistema nervoso e delle vie di segnalazione.
I geni sottoregolati nell’infezione erano associati allo sviluppo del sistema circolatorio, alla chemiotassi dei mastociti e a processi metabolici. Nei cuccioli nati da madri vaccinate, invece, si è osservato un arricchimento delle vie geniche correlate alla risposta immunitaria e all’immunità antivirale.
Composizione delle comunità batteriche nasali e intestinali
Il sequenziamento dell’rRNA 16S da 151 campioni nasali e intestinali dei suinetti ha permesso di identificare 282 generi distinti. Le comunità microbiche nasali erano dominate da 248 generi, in particolare Moraxella, Rothia, Staphylococcus, Actinobacillus e Streptococcus.
Tra questi, 109 variavano in modo significativo in funzione del tempo, del gruppo di trattamento o dell’interazione tra tempo e trattamento. Ad esempio, Moraxella ha proliferato soprattutto nei cuccioli nati da madri non vaccinate. Mentre i suinetti delle scrofe vaccinate – analogamente ai controlli – hanno mostrato un aumento inferiore del genere Actinobacillus, potenzialmente patogeno, rispetto a quelli provenienti da madri non vaccinate. L’analisi dei campioni fecali ha invece rilevato la forte presenza di 64 taxa, con una prevalenza del gruppo Escherichia-Shigella – nei suinetti nati da scrofe non vaccinate – e dei generi Bacteroides, Streptococcus e Lactobacillus – in quelli nati dal gruppo sperimentale – rispetto ai controlli.
Vaccinazione e microbiota nasale nell’omeostasi neuroimmunitaria
I ricercatori hanno analizzato le correlazioni tra l’espressione genica dell’ippocampo e l’abbondanza del microbiota, identificando oltre 344.000 associazioni: di queste, quasi 195.000 riguardavano il microbiota nasale, mentre circa 150.000 quello intestinale.
A sorprendere è stata la maggiore complessità e centralità delle reti nasali. In particolare, Moraxella e Lactobacillus – commensali chiave delle vie aeree superiori – erano fortemente legati all’espressione di geni coinvolti nella neurogenesi, come Dll1 (delta-like canonical Notch ligand 1), un ligando essenziale del recettore Notch, noto per il suo ruolo nel controllo della proliferazione, differenziamento e morte cellulare nel sistema nervoso.
I ricercatori hanno analizzato come il gruppo, il tempo e la loro interazione influenzassero la composizione del microbiota. I fattori più rilevanti erano il gruppo e l’interazione con il tempo, spiegando circa il 29% e il 50% delle variazioni, rispettivamente, a livello intestinale e nasale. Inoltre, infezione e vaccinazione materna hanno influito sulla velocità di sviluppo del microbiota. In entrambi i campioni, la beta-diversità intra-gruppo ponderata (le differenze in abbondanza microbica da zero a cinque giorni dalla nascita) e non (basata su presenza/assenza dei taxa) variava tra i gruppi, con vaccinati e controlli che presentavano oscillazioni maggiori.
A cinque giorni post-esposizione, la composizione del microbiota differiva tra tutti i gruppi, ma la flora batterica dei suinetti vaccinati risultava più simile a quella degli infettati non vaccinati che ai controlli sani. Questo suggerisce che la vaccinazione ha un effetto protettivo parziale, ma non sufficiente a mantenere l’omeostasi microbica.
Conclusioni
La maggior parte degli studi fino ad oggi si è concentrata sul ruolo del solo microbiota intestinale nella fisiopatologia di numerose malattie e condizioni cliniche. Questo studio, invece, sottolinea l’importanza delle comunità batteriche nasali, che potrebbero rappresentare un futuro e potente bersaglio terapeutico contro gli effetti neurologici dell’IAV.
La vaccinazione, sebbene utile, non preserva completamente la normale espressione genica dell’ippocampo legata a neurogenesi e immunità, indicando la necessità di strategie più mirate.
