Declino cognitivo e terza età: trapianto di microbiota migliora la plasticità ippocampale

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Declino cognitivo e terza età: trapianto di microbiota migliora la plasticità ippocampale

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Stato dell’arte
L’esistenza dell’asse intestino-cervello è ormai confermata come del resto il suo attivo coinvolgimento in più aspetti della salute. Come eventuali alterazioni batteriche intestinali si riflettano sulle funzionalità cognitive rimane tuttavia da approfondire.

Cosa aggiunge questo studio
In questo studio è stato testato l’effetto a livello ippocampale del trapianto di microbiota intestinale da modelli murini anziani a corrispettivi adulti. L’ippocampo è un’area cerebrale coinvolta nel processo di invecchiamento.

Conclusioni
I cambiamenti di microbiota età-dipendenti hanno mostrato di influenzare la funzionalità del sistema nervoso centrale suggerendo la possibilità di correggere la popolazione batterica intestinale con lo scopo di portare miglioramenti cognitivi contrastando il declino associato all’invecchiamento.


Contrastare il declino cognitivo età-dipendente anche grazie a una manipolazione mirata della componente batterica? Un’ipotesi suggestiva e, stando a quanto emerge da uno studio su modello animale, potenzialmente interessante. La ricerca è stata coordinata da Alfonsina D’Amato dell’Università degli Studi di Milano e pubblicata su Microbiome.

Declino cognitivo e invecchiamento

Il passare degli anni porta con sé inevitabili conseguenze. Prima fra tutte, assieme all’indebolimento fisico, troviamo il declino cognitivo. Nonostante siano molti i farmaci e gli integratori che ci aiutano a prolungare la giovinezza (più o meno efficaci), un aiuto potrebbe venire anche dai nostri microrganismi commensali.

È ormai nota l’esistenza di una comunicazione bidirezionale tra intestino e cervello (asse intestino-cervello) e come questa sia coinvolta in molteplici aspetti della salute.

Considerando però la complessità di questa relazione, molto rimane ancora da approfondire. Cosa succede per esempio a livello centrale se il microbioma intestinale subisce un’alterazione?

Valutare “l’effetto che fa” è stato infatti lo scopo dei ricercatori italiani e inglesi in questo lavoro. In che modo? Un trapianto fecale (FMT) è stato eseguito da modelli murini anziani (24 mesi d’età) su esemplari adulti (3 mesi d’età) dopo un trattamento antibiotico per ridurre la loro componente batterica commensale e, di conseguenza, le possibili interferenze.

Sono quindi stati monitorati i relativi cambiamenti batterici, metabolici e le funzionalità cognitive attraverso opportuni test comportamentali. Un gruppo con trapianto da donatori della stessa età e un gruppo senza intervento sono stati inoltre considerati come controlli. Ecco cosa si è visto.

I risultati dello studio

In seguito all’intervento, il profilo batterico dei riceventi si è mostrato in linea con quello dei donatori anziani. In particolare:

  • prima del trattamento antibiotico e del trapianto, negli esemplari adulti ASVs (amplicon sequence variants) di Ruminiclostridium, Butyricicoccus, Lachnoclostridium, Lachnospiraceae spp., Shuttleworthia e Marvinbryantia hanno mostrato un’abbondanza relativa superiore, inferiore invece per gli ASVs di Staphylococcus, Jeotgalicoccus, Facklamia, Parvibacter, Enterorhabdus, Muribaculum, Parabacteroides e Anaerostipes rispetto a quelli anziani
  • alterazioni significative in termini di alpha- e beta-diversity si sono dimostrate rispetto ai controlli e fra il pre- e post-intervento a carico dei generi Prevotellaceae, Faecalibaculum, Lachnospiraceae e Ruminococcaceae

Valutando poi le funzionalità cognitive e metaboliche dopo FMT da donatori anziani, si è osservata:

  • un generale diminuzione di apprendimento e memoria spaziale rispetto ai controlli. Nessuna variazione significativa invece nella condizione ansiosa e attività motoria
  • alterata espressione proteica nella regione ippocampale. Nel dettaglio, 140 sono le proteine ad aver mostrato una regolazione significativamente differente rispetto ai controlli, 52 over-espresse, 88 down-regolate
  • sulla base di analisi di networking, una down-regolazione della comunicazione cellulare durante lo sviluppo del sistema nervoso accompagnata da una ridotta neurotrasmissione e di 87 proteine correlate all’apprendimento suggerendo un generale declino delle funzionalità cognitive
  • Faecalibaculum, Lachnospiraceae e Ruminococcaceae sono risultati associati a proteine implicate nel metabolismo energetico mitocondriale e nel trasporto di neurotrasmettitori
  • 67 metaboliti sono poi risultati associati a 1648 proteine ippocampali. Tra questi, i derivati guanosinici hanno mostrato correlazione con 256 proteine, arabinosio invece con 312 proteine, acidi grassi a sei atomi di carbonio con 148 proteine. Correlazione negativa tra i glicolati e l’emoglobina subunità beta-1
  • nessuna differenza nei livelli di citochine sistemiche e cerebrali

Da ultimo sono stati valutati gli eventuali effetti sulla fisiologia cerebrale e intestinale. Cambiamenti fenotipici sono infatti stati registrati a carico di GFAP e F4/80 (entrambe proteine coinvolte nell’invecchiamento) nelle cellule gliali dell’ippocampo. Di contro, inalterata sembrerebbe essere la permeabilità intestinale.

Conclusioni

Questo studio sottolinea quindi ancora una volta come eventi intestinali possano influenzare significativamente e con diverse implicazioni la salute in generale, inclusa quella cerebrale.

Risulta evidente infatti il declino cognitivo come conseguenza di cambiamenti nei pattern batterici tipici dell’invecchiamento.

Una manipolazione mirata del microbioma intestinale sembrerebbe quindi ancora una volta una valida possibilità per migliorare il nostro benessere. Ulteriori approfondimenti sull’uomo sono tuttavia necessari.

Silvia Radrezza
Laureata in Farmacia presso l’Univ. degli Studi di Ferrara, consegue un Master di 1° livello in Ricerca Clinica all’ Univ. degli Studi di Milano. Borsista all’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri IRCCS dal 2017 al 2018, è ora dottoranda in Scienze Farmaceutiche presso l’Univ. degli Studi di Milano.

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