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Microbioma intestinale, centrale operativa delle funzioni cognitive e della memoria

I risultati di un recente studio mostrano che specifici microbi intestinali e i loro metaboliti influenzano la funzione cognitiva e la memoria quando trapiantati in topi germ-free.
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Microbioma intestinale, centrale operativa delle funzioni cognitive e della memoria

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Stato dell’arte
Il microbiota intestinale è associato allo sviluppo neurologico: alcuni studi hanno osservato deficit neurologici e comportamentali in topi giovani germ-free. Inoltre, una composizione microbica alterata è stata associata al temperamento del bambino e alle difficoltà cognitive nell’autismo. Tuttavia, non è chiaro in che modo i microbi intestinali contribuiscano alla funzione cognitiva.

Cosa aggiunge questa ricerca
I ricercatori hanno osservato in bambini sani di 6 mesi un’associazione tra un enzima microbico e le capacità cognitive. Il trasferimento di microbi intestinali dai neonati a topi germ-free ha rivelato che la memoria è una caratteristica trasmissibile. Rispetto ai topi che hanno ricevuto il microbiota da neonati con punteggi cognitivi inferiori alla media, quelli che l’hanno ricevuto da neonati con punteggi superiori alla media mostravano livelli più elevati di Phaeicola, Bacteroides e Bifidobacterium, che erano stati precedentemente correlati alla funzione cognitiva. Infine, in questo gruppo di topi sono stati rilevati, in una regione del cervello coinvolta nella memoria oggettiva, livelli alterati di specifici metaboliti batterici.

Conclusioni
I risultati mostrano che specifici microbi intestinali e i loro metaboliti influenzano la funzione cognitiva e la memoria quando trapiantati in topi germ-free.

I microbi intestinali svolgono un ruolo importante nello sviluppo infantile e sono stati associati alla crescita e allo sviluppo neurologico dei bambini. 

Di recente, un gruppo di ricercatori ha scoperto che specifici batteri intestinali e i loro metaboliti influenzano la funzione cognitiva e la memoria quando trapiantati in topi germ-free.

I risultati, pubblicati su Cell Host & Microbe, suggeriscono quindi che il microbiota intestinale può influenzare le prestazioni cognitive.

Precedenti studi hanno dimostrato che topi germ-free o topi con un microbiota intestinale alterato mostrano deficit neurologici e comportamentali. Una composizione microbica alterata è stata anche associata al temperamento nei bambini e alle difficoltà cognitive nell’autismo. Tuttavia, non è chiaro in che modo i microbi intestinali contribuiscano alla funzione cognitiva.

Per rispondere a questa domanda, Tomás Cerdó dell’Università di Córdoba e i suoi colleghi hanno analizzato i microbi intestinali e le funzioni cognitive in neonati sani di 6 mesi e in modelli animali.

Microbiota, istidina e funzioni cognitive

Il microbiota dei bambini sani di 6 mesi è risultato dominato da Bacillota, seguito da Bacteroidota, Pseudomonadota, Actinomycetota e Fusobacteriota. 

I ricercatori hanno poi analizzato il microbiota di bambini con punteggi cognitivi superiori o inferiori alla media, rilevando nei primi una diversità maggiore, livelli aumentati di Bacteroidota e una ridotta abbondanza di Bacillota.

Successivamente, il team ha analizzato nei neonati i livelli di alcuni metaboliti batterici, osservando anche in questo caso alcune differenze tra i bambini con punteggi cognitivi inferiori o superiori alla media: nei primi, il microbiota era arricchito di molecole coinvolte nel traffico intracellulare e impoverito di altre responsabili del trasporto e del metabolismo dei carboidrati. 

Nei secondi, invece, l’unico metabolita a essere significativamente arricchito è stato l’istidasi, un enzima che scompone l’amminoacido istidina, la cui attività è risultata più elevata proprio in questo gruppo di neonati. 

Precedenti studi hanno dimostrato che l’istidina è il precursore del neurotrasmettitore istamina e che sia l’istidina sia l’istamina influenzano la funzione cognitiva nell’uomo. 

La memoria dipende dal microbiota?

Il trasferimento di microbi intestinali dai neonati a topi germ-free ha rivelato che la funzione memoria potrebbe essere una caratteristica trasmissibile. 

Rispetto ai topi che hanno ricevuto il microbiota da neonati con punteggi cognitivi inferiori alla media, quelli che l’hanno ricevuto da neonati con punteggi superiori alla media mostravano livelli più elevati di Phaeicola, Bacteroides e Bifidobacterium, che erano stati precedentemente correlati alla funzione cognitiva.

Inoltre, in questi topi sono stati rilevati anche livelli più bassi di istidina nelle feci, nonché un’alterazione nel rapporto tra i livelli di altri metaboliti batterici misurati in una regione del cervello coinvolta nella memoria oggettiva.

Conclusioni

«Nel complesso, questi risultati rivelano un ruolo causale del microbiota intestinale nella funzione cognitiva infantile, indicando come potenziale meccanismo sottostante la modulazione dei livelli di un enzima coinvolto nel metabolismo dell’istidina», concludono gli autori dello studio.

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