I cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale sono stati associati a molte malattie neurologiche, tra cui la sclerosi multipla, il morbo di Parkinson, l’autismo e il morbo di Alzheimer. Ma rimane da chiarire se e come le molecole prodotte dal microbiota siano in grado di mediare la relazione tra l’intestino e il cervello. Recentemente, un gruppo di ricercatori ha identificato due nuove molecole batteriche che sono in grado di raggiungere il cervello e inibire la funzione delle cellule cerebrali.

Lo studio, pubblicato su Science Advances, fornisce la prima descrizione di una molecola microbica che può inibire a livello cerebrale l’attività dei mitocondri, gli organelli responsabili della produzione di energia.

«Dal momento che alterazioni del microbiota intestinale sono state associate a una serie di condizioni neurologiche, comprendere come avvenga la “comunicazione microbica” tra intestino e cervello è più importante che mai», afferma il coordinatore dello studio Dόnal Wall, ricercatore presso la University of Glasgow.

L’asse intestino-cervello

Usando l’imaging con spettrometria di massa, Dόnal Wall e il suo team di ricercatori hanno analizzato molecole che sono presenti sia nell’intestino sia nel cervello di topi allevati convenzionalmente, ma che sono assenti in topi germ-free. I ricercatori hanno identificato due molecole prodotte dal microbiota intestinale in grado di raggiungere specifiche aree del cervello.

Entrambe le molecole hanno una struttura simile a quella della carnitina, che svolge un ruolo critico nella produzione di energia: trasporta gli acidi grassi a catena lunga nei mitocondri in modo che possano essere utilizzati per produrre energia.

Alterazioni della funzione cerebrale

Per valutare se le molecole prodotte dal microbiota possano antagonizzare la funzione della carnitina nelle cellule del topo, i ricercatori hanno testato la capacità di queste molecole di inibire l’attività mitocondriale in presenza di carnitina in un modello di coltura cellulare della sostanza bianca del cervello.

La sostanza bianca è un tessuto composto da fibre nervose che collegano le cellule nervose nel cervello.

I risultati hanno mostrato che le molecole prodotte dai batteri sono in grado di bloccare l’attività dei mitocondri, inibendo così la funzione delle cellule cerebrali. «In questo studio, i due composti prodotti dal microbiota che abbiamo identificato, “mimano” la carnitina e co-localizzano con questa molecola dopo aver raggiunto il cervello dei topi. Tali molecole sono risultate anche in grado di influenzarne le funzioni cerebrali, consentendoci così di ottenere un risultato estremamente importante per la ricerca in questo campo» afferma Dόnal Wall.

Poiché queste molecole sono attive nel cervello del topo, sarà opportuno condurre ulteriori studi per comprendere il ruolo dei batteri intestinali in patologie neurologiche, in particolare quelle in cui sono state osservate una disfunzione mitocondriale e alterazioni del microbiota intestinale.

Traduzione dall’inglese a cura della redazione