Fino ad oggi ogni tentativo di isolare specie fungine dall’intestino dei topi non ha avuto successo a causa dell’elevata variabilità e instabilità del loro microbiota fungino (micobiota), limitando la comprensione dei meccanismi alla base delle interazioni immuno-mediate tra i funghi commensali e i loro ospiti naturali.
Di recente Yun Liao e colleghi, della Cornell University (New York), sono riusciti a isolare ceppi fungini dai campioni fecali di topi di varia provenienza. Hanno scoperto il ruolo chiave di K. pintolopesii come simbionte gastrointestinale, implicato nell’immunità contro allergie, parassiti e altri funghi. Lo studio è stato pubblicato su Nature.
Conservate le caratteristiche commensali
Il team ha introdotto un ceppo isolato di K. pintolopesii in diverse colonie di roditori. La specie ha prevalso sulle altre e ha colonizzato l’ambiente intestinale grazie alla sorveglianza immunitaria dell’ospite, che ne assicura anche la trasmissione da madri a figli.
In presenza di diete prive di fibre – associate a diverse composizioni del microbiota – la colonizzazione è rimasta invariata ed è risultata indipendente dall’immunità antifungina innata o adattativa.
Immunità di tipo 2
In seguito ai cambiamenti nell’ambiente della mucosa, K. pintolopesii induce una sovraregolazione di geni correlati all’immunità di tipo 2 in topi sia privi di germi sia privi di patogeni specifici, trattati con antibiotici ad ampio spettro.
I ricercatori hanno riscontrato un aumento dell’IL-33 epiteliale, nota per aumentare la resistenza alle infezioni da elminti e alle allergie, ma anche di altri geni, tra cui quelli delle proteasi dei mastociti (Mcpt1 e Mcpt2), dei recettori delle IgE (Fcer1a e Fcer1g) e di una subunità del recettore dell’IL-3 e dell’IL-5 (Csf2rb), sia nello stomaco sia nell’intestino tenue.
Al contrario, l’espressione di geni legati alla funzione delle giunzioni strette e allo stress del reticolo endoplasmatico – in particolare Pard6a, Llgl2, Ppp2r2b, Stk11, Myh14 e Xbp1 – è stata ridotta.
L’RNA-sequencing sullo stomaco ha rilevato un aumento degli eosinofili, delle cellule caliciformi e della polarizzazione delle cellule T helper 2 (Th2) nei topi trattati, anche in presenza di una dieta priva di fibre.
I ricercatori hanno poi infettato i roditori con Nippostrongylus brasiliensis per capire se K. pintolopesii potesse proteggerli dalle infezioni parassitarie, poiché l’immunità di tipo 2 contribuisce anche alla riparazione dei tessuti.
In effetti, il fungo rilascia una serina-proteasi che scinde l’IL-33, attivandola. Tuttavia, K. pintolopesii ha indotto una malattia più grave nei topi trattati rispetto ai controlli – maggiore letalità anafilattica, insorgenza precoce di diarrea e calo significativo della temperatura rettale – e livelli più alti di diversi biomarcatori immunitari dell’allergia (IgE, cellule T CD4+GATA3+ e Mcpt1).
Protezione immunitaria
K. pintolopesii ha mostrato un’ottima resistenza contro ceppi fungini isolati dal tratto orale (C. albicans 529L), dal sangue (C. albicans SC5314) e da campioni fecali di topo (Rhodotorula mucilaginosa IDX) e gastrointestinali umani (C. albicans IDB311, Candida glabrata HCRI0103B, Pichia kudriaverzii pkID01).
Inoltre, rispetto a Candida albicans, il fungo non ha formato ife e durante l’immunosoppressione non ha causato infezione e mortalità per disseminazione intestinale, probabilmente alla luce della protezione immunitaria.
Infine, non ha indotto variazioni nella frequenza delle cellule immunitarie (neutrofili, eosinofili, cellule dendritiche, macrofagi, linfociti T e B) e delle IgA.
Tratti caratterizzanti
L’analisi del microbiota da una settimana all’altra dopo la colonizzazione non ha riportato alcun effetto significativo a livello di composizione e diversità batterica, mentre ha rilevato caratteristiche peculiari di K. pintolopesii.
Tra queste vi è l’incapacità di crescere a temperature inferiori di 30°C, con una preferenza per i 37°C. L’ibridazione fluorescente in situ (FISH) ha confermato una predilezione per lo stomaco (nonostante la tolleranza a un ampio intervallo di pH) indipendentemente dall’attività dell’ureasi, a differenza dell’Helicobacter pylori che la utilizza per resistere all’elevata acidità dello stomaco.
Conclusioni
I risultati confermano che K. pintolopesii è parte integrante del micobiota murino, in cui attiva l’immunità di tipo 2, che protegge da diversi parassiti extracellulari.
In alcuni casi, però, può peggiorare le reazioni allergiche, per questo saranno necessari nuovi studi che indaghino la capacità dei funghi commensali di influenzare le funzionalità del sistema immunitario dell’ospite.
