Trapianto di microbiota fecale e nervo vago rappresentano possibili e validi target terapeutici nella risoluzione di disfunzioni cerebrali associate a sepsi.

È quanto emerge da uno studio condotto da Suyan Li e colleghi, di recente pubblicazione su Neuroscience Letters.

La sepsi o setticemia è di fatto un’infezione sistemica provocata da microrganismi patogeni che ad oggi rappresenta una delle principali problematiche della medicina moderna compromettendo anche pesantemente la qualità di vita di coloro i quali riescono a superarla. La disfunzione cerebrale, comprendente stati di delirio, coma, attacchi epilettici o sintomi neurologici, è una delle sue maggiori complicazioni andando sotto il nome di “encefalopatia associata a sepsi” o SAE.

Il tasso di mortalità è elevato e, in mancanza di una terapia realmente efficace, si mira soprattutto ad evitare il diffondersi dell’infezione e a somministrare terapie di supporto. Sebbene la fisiopatologia della sepsi, e conseguentemente anche quella della SAE, sia multifattoriale e dunque complessa, la neuro-infiammazione sembrerebbe avere un ruolo fondamentale. Nuove e promettenti strategie terapeutiche infatti puntano a ridurre lo stato infiammatorio nel cervello modulando l’attività del nervo vago il quale è in grado di inibire il rilascio di citochine e mediatori pro-infiammatori, ad esempio i lipopolisaccaridi (LPS), dal tessuto danneggiato attraverso la produzione di acetilcolina.

È importante ricordare inoltre come il nervo vago sia a sua volta coinvolto nell’asse intestino-microbiota-cervello. Nonostante queste preliminari evidenze, il ruolo del nervo vago oltre che del microbiota ad esso correlato dev’essere ancora ben delineato.

A tal proposito, questo studio ha lo scopo di approfondire la presunta implicazione del nervo vago nell’influenzare il microbiota intestinale in presenza di encefalopatia associata a sepsi.

Per fare ciò, il team di ricercatori del The Fourth Hospital of Hebei Medical University, Hebei, in Cina, ha analizzato e confrontato campioni e comportamenti di 80 modelli di ratto maschi suddividendoli attraverso randomizzazione in 4 gruppi da 20 animali ciascuno. Il primo gruppo è stato mantenuto inalterato e usato come controllo (gruppo SH o SHAME), al secondo è stata praticata un’iniezione intravenosa di LPS (gruppo LPS), al terzo successivamente alla somministrazione di LPS è stato praticato un trapianto di microbiota fecale da donatore sano tre volte al giorno fino a una settimana prima dello studio (gruppo LPS+FMT) e, infine, al quarto gruppo dopo il trattamento con LPS e FMT è stato asportato il nervo vago attraverso vagotomia sette giorni prima della somministrazione di LPS (gruppo LPS+FMT+VGX).

Sono stati quindi raccolti campioni fecali a 1, 3, 5 e 7 giorni oltre che porzioni di ippocampo al settimo giorno e successivamente analizzati mediate tecniche di sequenziamento genico, test ELISA e di immunoistochimica. Durante il periodo di osservazione è stata valutata inoltre la memoria e l’apprendimento spaziale in acqua attraverso il “Morris water maze test” e il grado di compromissione cerebrale con l’elettroencefalografia.

Dal confronto dei campioni fecali è stato possibile notare come, a livello di microbiota, il gruppo trattato solo con LPS abbia dimostrato una significativa riduzione della diversità filogenetica rispetto al gruppo di controllo e invece di come gli altri due gruppi abbiano dato risultati simili in termini di biodiversità. I lipopolisaccaridi hanno quindi un notevole impatto nel compromettere la ricchezza di specie batteriche e ciò può portare, come già dimostrato da precedenti evidenze, a un peggioramento o a un incremento del rischio di sviluppare svariate patologie quali obesità, diabete, infiammazione cronica intestinale e, non da ultima, encefalopatia. Il trapianto di microbiota ha di contro prodotto notevoli benefici nell’alleviare queste condizioni cliniche favorendo un ripristino della biodiversità microbica.

Anche in questo studio, il FMT ha comportato un cambiamento della composizione del microbiota. A livello di phyum, il secondo gruppo ha rivelato una buona abbondanza di Proteobacteria e una significativa riduzione di Firmicutes mentre gli Actinobacteria sono risultati inalterati. Si è quindi riscontrato un rapporto di Firmicutes–Proteobacteria, oltre che Firmicutes–Bacteroidetes, ridotto nel gruppo LPS rispetto a quello SH mentre si confermano simili tra loro quelli ottenuti da campioni del terzo e quarto gruppo.

A livello di genere, il gruppo LPS ha mostrato notevole riduzione di Bifidobacterium, Lactobacillus, Bacteroides, Clostridium, Enterobacter ed Enterococcus se confrontato con il gruppo di controllo. Ad aumentare tuttavia, sempre nel secondo gruppo, sono stati Campylobacter, Staphylococcus e Pneudomonas.

Encefalopatia associata a sepsi e FMT, necessaria la mediazione del nervo vago

Al test comportamentale la distanza compiuta in acqua è stata simile in tutti e quattro i gruppi mentre differenze sostanziali sono emerse nel tempo di permanenza nel quadrato di riferimento e nella frequenza di spostamento. Questi parametri sono infatti risultati inferiori nel gruppo LPS rispetto agli altri. Risultati poco soddisfacenti sono stati riscontrati anche nel gruppo LPS+FMT+VGX relativamente agli spostamenti dalla piattaforma. Questo può suggerire da un lato come il trapianto di microbiota fecale possa migliorare l’apprendimento e la memoria spaziale, dall’altro come questo suo apporto positivo sia annullato dalla compromissione del nervo vago.

A livello dell’ippocampo è stato invece monitorato il livello di Iba-1, un marcatore di attivazione delle microglia ovvero le principali cellule immunitarie del sistema nervoso centrale. Alta espressione di Iba-1 sottende quindi un’ingente attivazione immunitaria e infiammatoria. Anche in questo caso, il gruppo LPS ha mostrato le maggiori concentrazioni del marcatore in questione mentre è stato visto come FMT ne riduca l’espressione attraverso la mediazione del nervo vago.

Il test ELISA ha inoltre rivelato nel secondo e nel quarto gruppo alti livelli di fattori pro-infiammatori quali TNF-α, IL-6 e IL-1β soprattutto se confrontato con quello SH e LPS+FMT. Questa alterata espressione porta dunque a ipotizzare un ruolo del FMT, mediato dal nervo vago, nell’inibizione del rilascio di citochine ippocampali in ratti con sepsi.

Infine, l’esame di elettroencefalografia ha dimostrato come i LPS incrementino sensibilmente i parametri legati alla diagnosi di disfunzione cerebrale mentre, al contrario, la pratica di FMT porti benefici.

In conclusione questo studio riporta come la condizione di “encefalopatia associata a sepsi” tragga vantaggi dal trapianto di microbiota fecale da donatori sani e di come i suoi positivi riscontri siano mediati dal nervo vago.

Gli stessi ricercatori sottolineano tuttavia alcune limitazioni del loro lavoro quali l’aver condotto le analisi solamente su modelli animali e il non esser riusciti a determinare con esattezza il ruolo del nervo vago nella protezione del microbiota intestinale in condizione di SAE. Ulteriori studi sono dunque necessari per poter comprendere meglio quali siano le potenzialità del nervo vago oltre che le strategie ottimali nel trapianto di microbiota fecale in pazienti con sepsi.