• Antibiotici, psoriasi e infiammazione cutanea
• Microbiota intestinale necessario per l’effetto protettivo del metronidazolo
• Effetti degli antibiotici sul microbioma intestinale e cutaneo
• Ampio spettro di antigeni batterici e sistema immunitario maturo alla base dell’IISI

Stato dell’arte
I pazienti affetti da psoriasi hanno un microbioma alterato, a livello cutaneo e a livello intestinale, ma se questo sia una causa o un effetto della malattia non è ancora stato chiarito. Terapie orali con antibiotici a largo spettro sono in grado di ridurre l’aggressività di stati infiammatori della pelle.

Cosa aggiunge questa ricerca
Vista la capacità di alcuni antibiotici, tra cui il metronidazolo (MET), di influenzare la risposta del sistema immunitario, gli autori hanno valutato l’effetto del MIX in un modello murino dedicato, ma in condizioni “germ-free” (GF), con lo scopo di chiarire quale sia il contributo di ciascun singolo componente del MIX sull’effetto generale.

Conclusioni
I risultati indicano che il microbiota intestinale e cutaneo non solo regolano in maniera diretta le infiammazioni della pelle indotte da imiquimod (IISI), ma ricoprono un ruolo cruciale nella patogenesi della psoriasi.

In uno studio pubblicato su Frontiers in Microbiology è stato dimostrato che una terapia antibiotica orale, sia a largo spettro (MIX) sia a base di solo metronidazolo (MET), modera l’aggressività delle infiammazioni della pelle, modulando la risposta immunitaria Th17- mediata, in modelli murini in cui la psoriasi sperimentale è stata indotta da imiquimod (IMQ).

La psoriasi è uno dei disordini infiammatori immunomediati riguardanti la pelle più diffuso. Si presenta in individui geneticamente predisposti con un’incidenza del 2-3%, e spesso insieme a sindromi metaboliche e ad altre patologie infiammatorie sistemiche. L’avvento della psoriasi è scatenato principalmente da fattori ambientali, quali stress, infezioni batteriche, dieta e assunzione di antibiotici. Le differenze nella composizione del microbiota cutaneo tra individui sani e pazienti psoriasici suggeriscono che la psoriasi può influenzare il microbioma della pelle di tutto il corpo. L’inasprimento della malattia è in genere associato a infezioni da streptococco riguardanti la pelle o la mucosa (soprattutto Staphylococcus aureus, Malassezia o Candida albicans).

Sulla base dei loro studi, gli autori hanno dimostrato che la colonizzazione del tratto gastrointestinale di modelli germ-free (GF) con un unico ceppo batterico o con un microbiota complesso influenza il sistema immunitario dell’ospite sia a livello locale sia a livello sistemico, promuovendo la risposta pro- e anti- infiammatoria, in base alla specie utilizzata. La comparsa delle piaghe della psoriasi potrebbe essere collegata al trasferimento di batteri nel flusso sanguigno a causa di un’aumentata permeabilità delle pareti intestinali dei pazienti psoriasici.

L’importante ruolo dell’asse pelle-intestino è suggerito dalla scoperta che i topi alimentati con probiotici come il Lactobacillus reuteri non solo hanno sviluppato una pelle molto sottile e un pelo molto folto e brillante, ma hanno anche guadagnato una migliore capacità riproduttiva. Gli stessi autori avevano in precedenza dimostrato che trattamenti MIX sia in topi convenzionali che GF portano a una maggiore resistenza alla infiammazione cutanea indotta da imiquimod (imiquimod-induced skin inflammation-IISI); questo effetto va di pari passo con la regolazione negativa della risposta Th17-mediata.

Gli autori hanno condotto questa ricerca con sei gruppi di topi diversi: topi trattati per 21 giorni con soluzione salina (gruppo 1 di controllo), oppure con metronidazolo (MET, gruppo 2), oppure con vancomicina (VAN, gruppo 3), o con colistina (COL, gruppo 4), o con streptomicina (STR gruppo 5), o con il MIX (gruppo 6). Durante gli ultimi sei giorni di trattamento, gli autori hanno indotto l’infiammazione cutanea mediante un’applicazione giornaliera di IMQ su orecchie e schiena rasata. I risultati ottenuti sono i seguenti.

Antibiotici, psoriasi e infiammazione cutanea

Sia i topi trattati con MIX che quelli trattati con MET hanno esibito un’infiammazione cutanea meno aggressiva rispetto ai controlli. I topi trattati con STR e con VAN hanno mostrato una minore gravità, suggerendo quindi una possibile sinergia di queste due componenti nel MIX.

Il trattamento con COL, invece, mostra risultati paragonabili al controllo. Gli effetti migliori sembrano comunque quelli ottenuti dal trattamento con MIX o con solo MET, come provato anche da un minore ispessimento della pelle, con solo una leggera ipercheratosi e acantosi, ma con assenza totale di paracheratosi e accumulo di leucociti nel corium, come dimostrato anche dalle analisi istologiche. Inoltre, solo il trattamento con MET, come quello con il MIX, fa diminuire la proporzione di cellule CD3+RORγt+, con annessa riduzione dell’espressione di fattori pro-infiammatori, come per esempio Il17f o Il17a. Dall’unione di tutti questi risultati si evince che la maggior parte dell’effetto del MIX sull’IISI è determinato dal MET, e che la presenza di VAN, COL e (in alcuni casi) di STR è alquanto irrilevante.

Microbiota intestinale necessario per l’effetto protettivo del metronidazolo

Se somministrati ad alte concentrazioni, gli antibiotici possono avere funzioni immunomodulatorie. Per questo motivo gli autori hanno indagato se il MET abbia un effetto microbiota-dipendente o -indipendente sull’IISI, semplicemente ripetendo il primo esperimento in topi GF.

Il mancato cambiamento nella proporzione di cellule CD3+RORγt+ tra topi trattati con MET e topi controllo, suggerisce che è proprio l’attività antimicrobica del MET a essere responsabile dell’effetto antinfiammatorio. L’unica differenza realmente significativa tra questi due gruppi è l’espressione di Nfkbiz nella pelle, che risulta più alta nei topi GF trattati con MET che nei topi controllo: questa evidenza suggerisce, quindi, un effetto immuno-regolatorio microbiota-indipendente seppur minore del farmaco.

Effetti degli antibiotici sul microbioma intestinale e cutaneo

La composizione del microbiota cutaneo e intestinale è stata analizzata al giorno 0 (prima dell’inizio della terapia antibiotica), al giorno 14 (prima dell’applicazione di IMQ), e al giorno 21 (fine dell’esperimento).

Il sequenziamento dell’rRNA 16S ha interessato il materiale estratto da tamponi cutanei e campioni fecali.

I topi trattati con VAN e MIX hanno rivelato una significativa riduzione nella ricchezza e nella uniformità microbica nell’intestino, ma non nella pelle. E lo stesso vale anche per i topi trattati con MET.

Confrontando la composizione del microbiota al giorno 0 con quella al giorno 21, la diversità microbica della pelle è risultata significativamente cambiata solo dopo applicazione di IMQ nei topi controllo e nei topi trattati con VAN. I topi trattati con MET o con il MIX sono sorprendentemente molto simili tra di loro a livello di composizione sia intestinale che cutanea, così come sono invece sorprendentemente diversi dalla composizione degli altri gruppi. Sia la terapia antibiotica che l’applicazione di IMQ cambiano generalmente la composizione del microbiota nell’intestino e sulla pelle.

La terapia con MIX riduce la diversità della composizione microbica, il cui gap intestinale è colmato dai Firmicutes, soprattutto Lactobacillales. Infatti, l’abbondanza del genere Lactobacillus sia intestinale che cutaneo aumenta. Inoltre, i Coriobacteriales diminuiscono sempre a livello intestinale. In maniera simile ai topi trattati con MIX, quelli trattati con MET, rivelano una minore abbondanza di rappresentanti della famiglia dei Ruminococcaceae, dei Clostridiales e del genere Oscillospira e Dorea, se confrontati al gruppo controllo.

In aggiunta, la terapia con MET aumenta significativamente la presenza di Parabacteroides distasonis, nell’intestino, e di Bifidobacterium ed Enterococcus, sia nell’intestino che sulla pelle. Questi risultati suggeriscono che una specifica composizione batterica influisce sull’aggressività di un’infiammazione indotta da IMQ.

Ampio spettro di antigeni batterici e sistema immunitario maturo alla base dell’IISI

Gli autori hanno dimostrato che la terapia con MIX fa aumentare significativamente il genere Lactobacillus nell’intestino. Poiché L. plantarum era stato già utilizzato in precedenza per trattare stati infiammatori cutanei, in questo studio si è controllato se, mono-colonizzando topi GF e topi convenzionali con L. plantarum WCFS1 (LP), cambiasse il decorso dell’IISI: la mono-colonizzazione con LP porta a un grado di infiammazione simile in tutte le condizioni analizzate. Inoltre, l’infiammazione, così come le terapie con VAN, STR e MIX, fanno diminuire l’abbondanza di batteri filamentosi segmentati (segmented filamentous bacteria – SFB) nell’intestino dei topi convenzionali.

Vista la grande capacità del MIX di alleviare lo stato infiammatorio e poiché gli SFB sono noti per la loro capacità di indurre una risposta Th17-mediata, gli autori hanno prodotto topi gnotobiotici SFB per esaminare il loro ruolo nell’IISI. I topi SFB e quelli GF non mostrano segni clinici diversi a livello della pelle, fatta eccezione per la proporzione di cellule CD3+RORγt+, che risultano più espresse nella milza dei topi SFB. Questi risultati suggeriscono quindi che la mono-colonizzazione di topi con singoli microrganismi o solo con pochi selezionati, anche se possiedono potenzialità antinfiammatorie, potrebbe non essere sufficiente per indurre una risposta completa all’IISI, come succede invece nei topi convenzionali.  

Il microbiota, pertanto, influenza sostanzialmente lo sviluppo del sistema immunitario, e un suo disordine (per esempio la disbiosi) è associato a diverse patologie infiammatorie. Se da un lato il coinvolgimento del microbiota nella patogenesi della psoriasi è ben stabilito, l’influenza del microbiota intestinale sulla infiammazione cutanea non è stata ancora ben chiarita.

In questo lavoro, quindi, gli autori hanno dimostrato che:

  • la terapia con MET da solo ha effetti benefici tanto quanto quella con tutto il MIX. Siccome nessuno degli altri antibiotici contenuti nel MIX è stato capace di ridurre l’aggressività dell’IISI se utilizzato da solo, gli autori hanno concluso che l’effetto protettivo migliore nel MIX è dato proprio dal MET; nell’uomo, terapie orali con MET sono usate con successo nella cura del lichen planus idiopatico, anche in assenza di una chiara infezione da parassita. Queste evidenze suggeriscono quindi degli effetti immunoregolatori negli stati infiammatori cutanei oltre al suo effetto anti-parassitario, anche se effettivamente nessuno ha mai controllato la sua capacità antibatterica, per esempio, verso i batteri anaerobici. E, siccome l’IISI è decisamente meno aggressiva in topi GF rispetto ai topi convenzionali, le terapie orali con MET non influenzano l’aggressività dell’infiammazione in nessun caso analizzato, suggerendo quindi che l’attività anti-infiammatoria del MET è decisamente microbiota- dipendente.
  • la terapia antibiotica orale provoca significativi cambiamenti nel solo microbiota intestinale, in quanto i cambiamenti nel microbiota cutaneo sono davvero esigui. Durante lo sviluppo dell’IISI nel gruppo di topi di controllo, la diversità microbica della pelle diminuisce, e questo è probabilmente una conseguenza della forte infiammazione. Una tendenza simile, infatti, si riscontra in pazienti con patologie infiammatorie della pelle come psoriasi e dermatiti atopiche.
  • lo studio condotto in topi gnotobiotici LP o SFB ha dimostrato che nei topi SFB la proporzione di cellule CD3+RORγt+ aumenta, ma il fatto che non si riscontri un sostanziale aggravamento dell’IISI potrebbe essere spiegato come nelle coliti sperimentali, in cui la presenza di SFB può peggiorare lo stato di salute solo se in presenza di altri commensali. Quindi, si può concludere che la diversità microbica è davvero critica per avere una risposta totalmente competente all’IISI.

Tutti questi risultati non fanno che enfatizzare l’importanza di un asse intestino-pelle nella patogenesi di malattie infiammatorie cutanee. Quindi, azioni volte a modificare la composizione del microbiota di un paziente psoriasico rappresentano potenziali vie terapeutiche.