Lo Streptococcus suis sierotipo 2 (SS2) è un patogeno zoonotico in grado di attraversare la barriera ematoencefalica e causare la meningite in maiali e umani. La forma più grave di infezione può provocare febbre, mal di testa, rigidità del collo e compromettere l’udito fino alla sordità completa. Tuttavia, il meccanismo alla base della progressione dell’infezione da SS2 in meningite rimane poco chiaro.
Un gruppo di ricercatori ha esaminato il ruolo della proteasi simile alla collagenasi (clp) di SS2, un membro della famiglia delle peptidasi U32, nel facilitare il passaggio batterico attraverso la barriera ematoencefalica in vitro e in modelli murini. Le proteine U32, che comprendono circa 2.735 proteine omologhe, partecipano a vari processi biologici cellulari, tra cui la patogenicità dei microrganismi. Il team, guidato da Liancheng Lei della Jilin University (Cina), ha dimostrato che clp aumenta la permeabilità della barriera ematoencefalica, indebolendo le giunzioni tra cellule epiteliali e favorendo l’infiltrazione di cellule immunitarie nel cervello. Questi risultati offrono una base teorica per migliori strategie di prevenzione e trattamento della meningite indotta da SS2. Lo studio è uscito a novembre 2025 sul Journal of Integrative Agriculture.
Il gene clp è essenziale per la virulenza di SS2
I ricercatori hanno selezionato topi femmina BALB/c, monitorati per 7 giorni e suddivisi in quattro gruppi in base alla somministrazione per via intraperitoneale di: ceppo selvatico (o wild type, abbreviato in WT) SC19, mutante con delezione del gene clp, ceppo complementare a clp o soluzione salina tamponata con fosfato (controllo). L’analisi di sangue e organi ha rilevato nel primo gruppo, deceduto entro due giorni, macchie da sanguinamento sulle meningi e gravi alterazioni a livello renale e polmonare, con iperemia emorragica e funzionalità compromessa. Infatti, l’esposizione a SC19 o alla proteina ricombinante SS2 rClp ha aumentato la permeabilità del tessuto cerebrale e facilitato l’invasione batterica, probabilmente in virtù di un’attività collagenasica simile a Helicobacter pylori, in quanto molte peptidasi U32 secernono collagenasi note per degradare efficacemente il collagene. Il secondo gruppo, invece, ha riportato una mortalità del 10%, inferiore a quella dei topi infettati con il ceppo WT o con il ceppo complementare a clp, una ridotta proliferazione batterica negli organi e nessuna alterazione patologica.
SS2 altera la funzionalità della barriera ematoencefalica
La costruzione in vitro di un modello di barriera ematoencefalica, composto da un pool di cellule endoteliali microvascolari cerebrali umane (hCMEC/D3), ha permesso di esaminare l’effetto di Clp su diversi parametri: resistenza transendoteliale, permeabilità e traslocazione batterica . L’esposizione a SC19 o a rClp ha alterato tutti i parametri in maniera significativa rispetto agli altri due gruppi, riducendo l’espressione delle proteine delle giunzioni strette – ZO-1, occludina e claudina-5 – sia in vitro sia in vivo, ripristinata con la delezione di clp. Tuttavia, rClp inattivato termicamente ha continuato a inibire la trascrizione proteica, senza differenze significative rispetto alla stimolazione con rClp, suggerendo un’azione indipendente dall’attività enzimatica.
Clp induce l’apoptosi delle cellule hCMEC/D3
L’analisi PC quantitativa in tempo reale (qRT-PCR) ha permesso di quantificare in vitro la trascrizione di rClp e dei geni apoptotici (Bax, Bcl-2, CytC, Apaf-1 e Caspase3). Caspase3 – molecola cruciale nell’apoptosi – e Bax hanno riportato un aumento significativo dei livelli di trascrizione rispetto al gruppo di controllo. L’eliminazione di clp ha ridotto in modo significativo la trascrizione dei geni apoptotici, insieme all’aggiunta di inibitori della Caspasi3 – seppure sia rimasta più alta rispetto al gruppo di controllo – che hanno ridotto, tra gli altri, anche la permeabilità. Questo indica che l’attività enzimatica di clp contribuisce solo parzialmente nell’induzione dell’apoptosi endoteliale. Utilizzando Caspasi8 e Caspasi9 come marker, i ricercatori hanno scoperto che l’aggiunta di inibitori delle due caspasi sopprime l’apoptosi, riduce il numero di colonie che attraversano la barriera e la permeabilità. Tuttavia, la stimolazione con Clp o il gene depleto non ha avuto effetti significativi sulla trascrizione di Bid, una proteina chiave della famiglia Bcl-2 associata al percorso di apoptosi del ligando del recettore cellulare e all’apoptosi mitocondriale.
L’infezione da SS2 attiva la proliferazione di cellule immunitarie nel cervello
Infine, i ricercatori hanno analizzato le variazioni nella proporzione di cellule immunitarie innate nel cervello, nel sangue periferico, nei polmoni e nella milza in base alle diverse esposizioni. Ad esempio, la delezione di clp ha ridotto in generale la proliferazione dei macrofagi rispetto all’infezione WT. Mentre la proporzione di cellule dendritiche, neutrofili e monociti è diminuita significativamente solo nel sangue. In milza e polmoni, invece, i neutrofili e i monociti sono rimasti invariati, così come la proporzione di microglia nel tessuto cerebrale.
Conclusioni
I risultati dello studio dimostrano il ruolo significativo di clp nella resistenza di SS2 al riconoscimento e all’eliminazione immunitaria dell’ospite. SS2, infatti, è in grado di alterare la funzionalità delle cellule dendritiche ed eludere la sorveglianza immunitaria, mascherando i componenti che attivano la risposta immunitaria e riducendo la produzione di citochine. Secondo gli autori il clp, aumentando la permeabilità della barriera ematoencefalica, potrebbe rivelarsi utile per migliorare la distribuzione di sostanze terapeutiche al SNC, ma saranno necessarie ulteriori ricerche per valutare la fattibilità di questo approccio.
