Uno studio condotto dal team di Simon R. Carding e Tamas Korcsmaros di Norwich, ha analizzato l’interazione tra l’ospite e le vescicole batteriche extracellulari (BEV), in particolare quelle prodotte da Bacteroides thetaiotaomicron.
Grazie ai risultati ottenuti potrebbero “nascere” nuove strategie terapeutiche per il trattamento delle malattie infiammatorie cronico intestinali (IBD).
Vescicole batteriche extracellulari e microbiota
Il tratto gastrointestinale ospita una comunità microbica complessa che influenza fortemente la sua omeostasi; è stato dimostrato che un microbiota alterato può essere correlato a malattie legate all’apparato gastrointestinale, incluse le IBD.
Per tale motivo, identificare le interazioni che esistono tra i microrganismi intestinali e l’ospite è fondamentale per comprendere al meglio la salute dell’intestino.
A tale scopo, le vescicole batteriche extracellulari hanno la caratteristica di essere rilasciate nel lume intestinale, attraversare lo strato di mucosa intestinale e pertanto raggiungere le cellule immunitarie ad essa sottostanti.
Contengono proteine capaci di influenzare il sistema immunitario, ma il loro meccanismo molecolare non è stato ancora del tutto compreso.
I dati ottenuti con la tecnica di Single-cell RNA sequencing (scRNAseq) e i network tra le interazioni proteina-proteina tra ospite e microrganismo sono stati utilizzati per prevedere l’effetto delle vescicole batteriche extracellulari su cellule dendritiche, macrofagi e monociti, analizzando in particolare la via del recettore Toll-like (TLR).
Sono stati identificati i processi biologici interessati in ciascun tipo di cellula immunitaria e i processi specifici del tipo di cellula, inclusa la differenziazione delle cellule mieloidi.
La tecnica scRNAseq permette di studiare il pathway biologico a livello di specifiche cellule che consente di identificare i diversi effetti dell’esposizione di BEV alle diverse popolazioni di cellule del sistema immunitario.
Così modulano il sistema immunitario
L’analisi del pathway del TLR ha evidenziato che i target delle BEV differiscono tra le cellule e tra le stesse cellule in condizioni sane rispetto a quelle malate, ad esempio in caso di colite ulcerosa.
I risultati in silico sono stati convalidati in co-colture di monociti che hanno dimostrato il coinvolgimento di TLR4 e della proteina adattatrice, contenente il dominio del recettore dell’interleuchina-1 Toll (TIRAP), nell’attivazione di NF-kB stimolata dalle BEV.
In particolare, tale studio si è soffermato sulle vescicole prodotte da Bacteroides thetaiotaomicron che è potenzialmente terapeutico in condizioni di IBD.
Nonostante il gran numero di connessioni che si sovrappongono, sono state identificate delle funzioni uniche in 5 tipi di cellule immunitarie stimolate da Bt-BEVs, sia nei soggetti sani che nei soggetti affetti da colite ulcerosa.
In condizioni di salute, i monociti derivanti dal midollo osseo circolano nel sangue e si differenziano in macrofagi nei vari tessuti. Pertanto, la proliferazione di monociti è richiesta per mantenere una quantità di monociti e macrofagi tessuto specifici.
Nei soggetti malati, affetti da colite ulcerosa, l’attività di riparazione del DNA può essere influenzata dalle BEV che reagiscono con i monociti in sviluppo. Precedenti studi hanno mostrato come tali soggetti abbiano livelli di danno al DNA alla mucosa intestinale, anche quando non vi è uno stato infiammatorio attivato, che può aumentare la durata della malattia e le complicanze ad essa legate.
Conclusioni
I risultati di questo studio suggeriscono che le vescicole batteriche extracellulari prodotte da Bacteroides thetaiotaomicron potrebbero svolgere un importante ruolo nella promozione dell’attività di riparazione del danno al DNA dei monociti.
Per quanto riguarda i recettori TLR, è stato visto che Bt-BEV interagisce con TLR4 in maniera specifica a seconda del tipo di cellula. Nei pazienti affetti da UC, l’espressione di TLR4 è regolata nella mucosa del colon infiammata sia a livello dell’mRNA che proteico.
Per concludere, questo studio dimostra che sia il tipo di cellula che lo stato di salute influenzano la comunicazione delle vescicole Bt-Bev nell’organismo ospite. Tali risultati potrebbero facilitare le terapie che sfruttano le BEV per il trattamento dell’IBD.
