I batteri intestinali supportano la digestione e la salute dell’intestino, ma in determinate condizioni possono diventare dannosi per l’ospite. Un recente studio sui topi dimostra che HMGB1, una proteina rilasciata dalle cellule intestinali nel muco che riveste la mucosa intestinale, previene l’adesione e la virulenza batterica.
I risultati, pubblicati su Cell Host & Microbe, suggeriscono dunque che HMGB1 protegge le cellule intestinali e contribuisce a mantenere un microbiota sano.
La cellule della mucosa intestinale producono uno strato di muco protettivo che impedisce il contatto con i microbi intestinali e aiuta a prevenire l’infiammazione. La proteina HMGB1 viene prodotta dalle cellule intestinali e secreta nel muco, ma il suo ruolo nella difesa dell’intestino non è ancora del tutto chiaro.
Anne-Marie Overstreet della Cleveland Clinic in Ohio e i suoi colleghi hanno quindi deciso di condurre esperimenti nell’uomo e nei topi per chiarire la funzione di HMGB1 nel lume intestinale.
Mantenere i batteri commensali
I ricercatori hanno scoperto che, in persone sane, HMGB1 è presente sia nelle cellule che rivestono il colon sia nello strato di muco che le ricopre. In pazienti affetti da colite ulcerosa, HMGB1 è risultata invece ridotta o assente, soprattutto nei tratti dell’intestino caratterizzati da una grave infiammazione.
Esperimenti sui topi hanno dimostrato che HMGB1 viene prodotta dalle cellule intestinali e rilasciata nel muco del colon in risposta a segnali provenienti dai batteri intestinali. Inoltre, è stato dimostrato che, nei topi privi di batteri intestinali, HMGB1 rimane intrappolata all’interno delle cellule della mucosa anziché essere rilasciata, mentre nei topi privi di HMGB1 nelle cellule intestinali, questa proteina è presente in quantità minima o nulla anche nel muco e i microbi intestinali possono avvicinarsi maggiormente alla mucosa e sono più propensi a invaderla.
Ulteriori esperimenti hanno dimostrato la capacità di HMGB1 da una parte di aggregare i batteri nel muco intestinale e di bloccarne l’adesione, prevenendo l’invasione e il danneggiamento delle cellule epiteliali, e dall’altra di sopprimere la virulenza batterica, impedendo a microbi intestinali normalmente innocui di diventare dannosi.
Strategie antibatteriche
I ricercatori si sono poi concentrati sul meccanismo molecolare attraverso il quale HMGB1 previene l’adesione analizzando batteri della specie Escherichia coli. Dai dati ottenuti è emerso che HMGB1 si lega all’adesina batterica FimH, una proteina utilizzata dai batteri per aderire alle cellule dell’ospite. In particolare, è stato osservato che HMGB1 si lega a una porzione specifica di FimH, chiamata ToH1, impedendo ai batteri di aderire a vari tipi di cellule, comprese quelle intestinali. Inoltre, è stato dimostrato che una mutazione di ToH1 riduce l’adesione batterica e che l’assenza di HMGB1 nelle cellule della mucosa intestinale la rende più vulnerabile.
I ricercatori hanno poi analizzato il tessuto del colon di persone affette da colite ulcerosa, nel quale hanno riscontrato una maggiore presenza di batteri che esprimono l’adesina FimH rispetto alle persone sane. Modelli matematici hanno inoltre confermato che, al diminuire di HMGB1, aumentano i batteri che esprimono FimH. Secondo gli autori, questo risultato indica che la colite ulcerosa è associata a un malfunzionamento del sistema di difesa mediato da HMGB1, che permette ai batteri nocivi di aderire e invadere il tessuto intestinale.
«Nel complesso i risultati suggeriscono che la porzione dell’adesina FimH a cui si lega HMGB1 (ToH1) possa determinare la virulenza dei microbi intestinali e possa rappresentare un bersaglio per lo sviluppo di strategie mirate a impedire l’adesione batterica» concludono i ricercatori.
