Diabete: proliferazione del microbiota nella mucosa intestinale associata a disglicemia

Institute for Biomedical Sciences, Georgia State University – Atlanta (USA) STUDIO ORIGINALE

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Le patologie metaboliche, in particolare la disglicemia associata all’insulino-resistenza tipica del diabete di tipo 2, sarebbero correlate alla proliferazione di batteri del microbiota intestinale all’interno dello strato di mucosa che ricopre l’epitelio del colon.

I ricercatori della Georgia State University, negli Stati Uniti, sono arrivati a queste conclusioni dopo aver condotto uno studio su umani e topi, pubblicato sulla rivista Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology.

La struttura mucoide che riveste le pareti intestinali interne mantiene la distanza tra le cellule epiteliali e il microbiota, permettendo a quest’ultimo di svolgere un ruolo fondamentale per la salute dell’organismo.

La proliferazione di batteri negli strati interni della mucosa intestinale, generalmente sterili, sarebbe invece in grado di attivare la risposta immunitaria che caratterizza le malattie infiammatorie croniche intestinali. Non a caso, a differenza degli individui sani, nei soggetti affetti da IBD si osserva frequentemente la crescita di batteri vicini e/o a diretto contatto con un epitelio rivestito soltanto da un sottile strato di mucosa.

Tuttavia, è ancora incerto se questa condizione sia o meno correlata ai fattori della sindrome metabolica.

Per investigare circa questa possibilità, gli autori dello studio, sotto la coordinazione di Andrew T. Gewirtz, hanno inizialmente analizzato la mucosa del colon di soggetti umani tra i 21 e i 75 anni. Successivamente hanno cercato di stimolare la proliferazione del microbiota nella mucosa intestinale di un gruppo di topi inducendo in essi uno stato di disglicemia.

Nella prima parte dello studio sono stati coinvolti 42 pazienti volontariamente sottoposti a colonscopia per lo screening del tumore colon-rettale.

Di questi l’86% era in sovrappeso, il 45% in condizioni di obesità e il 33% affetto da diabete. Sono stati esclusi gli individui con storie cliniche passate di IBD, disordini neurologici o muscolari sistemici e comorbidità significative. Per ogni paziente sono state effettuate due biopsie della mucosa del colon sinistro al fine di quantificare la distanza tra il microbiota e l’epitelio intestinale e metterla in relazione con i parametri che caratterizzano la sindrome metabolica.

Correlazione inversa tra distanza microbiota-epiteliale e disglicemia

Dalle analisi è emersa una correlazione inversa tra la distanza microbiota-epiteliale e, specificamente, l’indice di massa corporea, i livelli di glucosio nel sangue a digiuno e le concentrazioni di emoglobina A1C.

Quest’ultimi due parametri, indici diretti della disglicemia, sono stati trovati maggiormente correlati con la proliferazione di batteri negli strati più interni della mucosa. Infatti, in confronto alla distanza microbiota-epiteliale, il coefficiente di determinazione R2 è risultato pari a 0.16 per la BMI, 0.46 per i livelli di glucosio e 0.51 per l’emoglobina A1C.

A conferma dell’ipotesi che la disglicemia sia legata alla proliferazione del microbiota nella mucosa, il confronto tra soggetti diabetici e non diabetici ha rivelato una distanza microbiota-epiteliale di circa 10 µm nei primi e 30 µm nei secondi.

L’impatto sul sistema immunitario

Gli scienziati hanno ulteriormente analizzato i tessuti intestinali prelevati, quantificando i livelli di cellule immunitarie della mucosa intestinale.

Si è osservato un netto incremento di cellule CD19+ (marker dei linfociti B nel colon umano) nei pazienti diabetici.

Al contrario, dai livelli di cellule CD68+ (prevalentemente cellule dendritiche e macrofagi della mucosa) non sono emerse differenze significative in presenza o assenza di diabete.

Questo fatto suggerirebbe che l’attivazione dei linfociti B potrebbe derivare proprio dall’anomala proliferazione microbica negli strati interni della mucosa del colon.

Non c’è un legame con l’iperglicemia nel breve termine

Infine, nella seconda parte dello studio i ricercatori hanno indagato sulla possibilità che questo sconfinamento del microbiota nella mucosa intestinale potrebbe essere causato dell’aumento del glucosio nel sangue.

È stata quindi indotta la disglicemia in esemplari femmina di topi attraverso iniezioni intraperitoneali di 40 mg/kg di streptozotocina, molecola in grado di distruggere le cellule β secernenti insulina, e somministrazione di acqua e saccarosio al 10% per cinque giorni consecutivi.

Dieci giorni dopo l’ultima iniezione gli animali sono stati nutriti per 5 ore. Sono stati raccolti campioni di sangue e feci dai quali è stato verificato lo stato di iperglicemia.

Il trattamento non è però stato sufficiente a indurre la proliferazione dei batteri nella mucosa intestinale: tra i topi di un gruppo di controllo e quelli trattati con streptozotocina, infatti, non è stata individuata alcuna differenza nella distanza microbiota-epiteliale del colon. In entrambi i casi il valore si è attestato attorno ai 25 µm.

Questo risultato esclude che lo sconfinamento microbico dipenda dall’aumento della glicemia nel breve periodo e suggerisce che potrebbe essere legato al processo infiammatorio cronico di basso grado che induce l’insulino-resistenza e che caratterizza il diabete di tipo 2.

Quale relazione tra diabete, microbiota e sistema immunitario?

Dallo studio statunitense emerge quindi che la proliferazione dei batteri del microbioma intestinale negli strati interni delle strutture mucoide è una caratteristica del diabete di tipo 2, in grado di provocare un aumento dei linfociti B della mucosa intestinale ma non correlata direttamente con i livelli di adiposità.

Secondo gli autori, in considerazione anche del significativo aumento dell’incidenza della sindrome metabolica, «definire la relazione tra proliferazione del microbiota nella mucosa intestinale, risposta immunitaria e patologia metabolica potrebbe fare nuova luce sulla patofisiologia di quest’ultima e aprire la strada a nuove strategie per trattare e/o prevenire questa condizione».

Giovanni R. Dioretico

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