Asse intestino-cervello nell’anziano: alla riscoperta di Metchnikoff

17 novembre 2017

University College Cork, Cork (Ireland) STUDIO ORIGINALE

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Cambiamenti nella composizione del microbiota, oltre che nella permeabilità dell’epitelio intestinale e nel livello di mediatori pro-infiammatori circolanti, potrebbero avere un impatto sull’asse intestino-cervello e contribuire ad alterazioni comportamentali, cognitive e sociali in età avanzata.

Questo è quanto si può desumere da uno studio condotto da un team di ricercatori irlandesi e giapponesi e pubblicato sulla rivista scientifica Brain, Behaviour, and Immunity.

Stato di salute e asse intestino-cervello

Nonostante risalga ormai al secolo scorso la convinzione, basata sulla teoria del premio Nobel Elie Metchnikoff, secondo cui certi tipi di batteri sono in grado di influenzare il declino dello stato di salute e del livello cognitivo attraverso la manipolazione dell’ambiente intestinale, non era stato finora indagato come il fattore età rientrasse in questo processo.

Karen A. Scott e colleghi hanno quindi analizzato e confrontato dodici modelli murini giovani (2 mesi d’età) con dieci modelli anziani (18 mesi) attraverso test comportamentali e raccolta di campioni ematici durante le cinque settimane di osservazione.

Sono stati sperimentati, nel seguente ordine, il test di riconoscimento e interazione con un nuovo oggetto per le funzioni cognitive, di interazione e di memoria spaziale; il test “Y-maze” per l’atteggiamento esplorativo e cognitivo; quello a “campo aperto” e di “elevated plus maze” per valutare lo stato d’ansia nel trovarsi in un ambiente scoperto e per l’attività locomotoria; il test di “nuoto forzato” per lo stato depressivo e infine il test “delle tre camere” per l’attitudine a socializzare con un nuovo individuo.

La valutazione della permeabilità intestinale è stata invece eseguita attraverso la somministrazione di un reagente specifico per la permeabilità cellulare, il FITC-D (fluorescein isothiocyanate-labelled dextran), e il prelievo di campioni di sangue dai quali è stato possibile determinare inoltre i livelli degli ormoni steroidei in risposta a stimoli acuti di stress e quelli di agenti pro-infiammatori.

Per l’analisi del microbioma a livello del cieco è stato invece estratto e sequenziato il DNA applicando la tecnica 16 S rRNA, PCR e la classificazione OTUs.  

Quali sono stati i risultati ottenuti?

I modelli murini più anziani, rispetto ai giovani, hanno dimostrato:

  • Nessuna differenza significativa nell’atteggiamento esplorativo in nuovi ambienti nonostante siano risultati meno inclini a interagire con oggetti, benché familiari;
  • Un comportamento più ansioso preferendo gli ambienti ristretti rispetto al “campo aperto”. Nessuna differenza è stata riscontrata invece nel test del “nuovo forzato” per lo stato depressivo;
  • Minore attitudine a socializzare, sia con nuovi coinquilini sia con modelli familiari. Di contro, i topi giovani hanno dimostrato molto più interesse per il topo appena arrivato rispetto a quello conosciuto;
  • Consistente aumento di permeabilità intestinale in risposta a condizioni acute di stress rispetto al valore basale. A questo si correla anche un aumento di concentrazione di mediatori di infiammazione plasmatici quali IL-1β, TNF-α e IL-2. Nei modelli giovani, invece, i livelli di entrambi i parametri sono risultati comparabili a quelli registrati in condizioni normali;
  • Minore innalzamento, in termini assoluti, dei livelli di corticosteroidi in risposta a stress acuto nonostante si sia delineata una curva di crescita costante e graduale nel tempo;
  • Aumento significativo dell’espressione, in particolare, delle famiglie di Porphyromonadaceae, TM7, Thermoanaerobacteraceae e, a livello di genus, di Butyricimonas e Odoribacter.

Analizzando nel complesso questi risultati possiamo quindi confermare come l’età incida sia sull’indole sociale, cognitiva e sui livelli di ansia, sia nell’indurre cambiamenti nella composizione del microbiota e della permeabilità intestinale che si riflettono in un aumento di mediatori infiammatori circolanti.

L’infiammazione, anche nell’uomo, è un elemento determinante l’insorgenza e/o l’aggravamento di molte patologie, soprattutto neurologiche e gastriche. Queste ultime, forse più diffuse, sono infatti riportate dal 35-40% degli anziani e, precedenti studi, hanno verificato una loro correlazione con l’incremento della famiglia delle Porphyromonadaceae e del genere Odoribacter a livello del microbiota intestinale.

In questo lavoro, la predominanza di queste specie batteriche è stata inoltre significativamente e negativamente associata all’aumento dei livelli di ansia nei modelli murini anziani.

La ridotta crescita dei livelli di corticosteroidi nonostante l’aumento della permeabilità intestinale e dei mediatori infiammatori plasmatici, resta ancora poco spiegata.

In conclusione, questo studio ha per la prima volta dimostrato come un’alterazione del microbioma, determinata dal progredire fisiologico dell’età, impatti sull’ asse intestino-cervello, contribuendo a processi di infiammazione periferici oltre che allo sviluppo di comportamenti ansiogeni e di deficit cognitivi, tipici anche dell’uomo anziano.

Data la novità del quesito di ricerca, cioè dell’influenza dell’età nel riassetto comportamentale e funzionale dell’individuo, i risultati discussi sono da considerarsi preliminari.

Ulteriori studi sono perciò necessari ai fini di indagare meglio i meccanismi dell’asse intestino-cervello che sono alla base di questa relazione, con l’obiettivo magari di assicurare il microbioma come target nello studio e nella prevenzione di malattie neuro-comportamentali tipiche dell’età anziana.

Silvia Radrezza

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