Anche in casi di traumi al midollo spinale, l’asse intestino-cervello viene attivato con conseguente coinvolgimento del microbiota e sviluppo di disbiosi intestinale.
Viceversa, la modulazione batterica sembrerebbe influenzare la risposta neuroinfiammatoria a livello centrale sopportandone una comunicazione bidirezionale osservata in altre tipologie di danno (infarto, trauma cerebrale ecc.).
Per un’eventuale messa a punto di una terapia basata sulla componente batterica sono però necessari ulteriori approfondimenti sui meccanismi che ne stanno alla base, soprattutto nell’uomo.
È quanto riassume la revisione di David J. Wallace e colleghi della University of Texas Health Sciences Center (USA), di recente pubblicazione su Neurosurgical Focus.
Asse intestino cervello, dialogo bidirezionale
Varie forme di trauma hanno dimostrato di impattare negativamente sull’integrità intestinale e, di riflesso, sul microbioma locale.
In casi di ustione ad esempio, la struttura del microbioma intestinale mostra significative alterazioni con la proliferazione di batteri aerobi gram-negativi, un aumento di permeabilità intestinale con associata traslocazione batterica in circolo. Di contro, i batteri “buoni” appartenenti, tra le altre, alla famiglia Lachnospiraceae sembrerebbe diminuire.
Oltre all’ustione, altre casistiche di trauma correlato all’intestino e alla relativa popolazione batterica sono l’infarto o, coinvolgendo il sistema nervoso centrale, danni cerebrali o al midollo spinale.
Yamashiro et al. ha infatti dimostrato come l’infarto ischemico sia associato a disbiosi intestinale e infiammazione sistemica. Un danno cerebrale traumatico sembrerebbe invece associato a una disfunzione cronica del tratto gastrointestinale con compromissione dell’integrità intestinale.
Ma in che modo il cervello influenza l’integrità intestinale? Probabilmente attraverso il sistema nervoso enterico e la segnalazione neuroendocrina. L’attività motoria vagale infatti, una parte del sistema nervoso enterico, ha infatti mostrato alterazioni dopo un evento traumatico cerebrale.
Traumi spinali e intestino
Minori ed essenzialmente basate su modelli animali sono invece le evidenze relative al ruolo del microbioma in situazioni di danno al midollo spinale.
A livello cellulare, la lesione spinale è provocata da un insulto meccanico con danneggiamento della membrana, ischemia e accumulo di neurotrasmettitori e da un secondo processo che ne provoca un’espansione a cascata con produzione di radicali liberi, invasione immunitaria ecc.
Se non trattata, diventa cronica o con un alto rischio di recidive. Tra gli studi disponibili, Kabatas et al. ha dimostrato temporanei cambiamenti nel tratto gastrointestinale di ratti dopo questo tipo di trauma.
A 4 settimane infatti, il riempimento e il transito gastrico è risultato rallentato con, inoltre, un assottigliamento della membrana mucosale e muscolare locale. Tali alterazioni non sono tuttavia risultate rilevabili entro le 48 ore a causa, probabilmente, di un ritardo nella neurotrasmissione sopportata da un altrettanto rallentata regolazione del potenziale di giunzione coinvolto nella propagazione degli impulsi.
O’Connor et al. sfruttando un modello analogo (ratti con danno al midollo spinale) ha invece studiato cambiamenti batterici e nei livelli di citochine pro-infiammatorie. A 8 settimane, l’espressione di Bifidobacteriaceae e Turibacteraceae è risultata significativamente aumentata rispetto ai controlli. Di contro, Clostridium saccharogumia spp. ha mostrato una riduzione. (IL)-1b, IL-12, e MIP-2 (macrophage inflammatory protein 2) sono inoltre risultate associate ai cambiamenti nel microbioma.
Risultati simili da Kigerl et al. che ha dimostrato come il danno al midollo spinale comporti disbiosi intestinale e come questa condizione, se precedente il trauma, sia correlata a una prognosi peggiore.
L’analisi di citochine pro-infiammatorie ha inoltre mostrato un incremento nell’espressione di TNF, IL-1b, e IL-10 nei linfonodi mesenterici, di linfociti B e T-CD8, cellule dendritiche e macrofagi nell’intestino con una riduzione di linfociti T-CD4. Il trattamento con probiotici ha tuttavia portato notevoli benefici.
Dal microbiota intestinale al cervello
L’interazione non è però solo dall’alto al basso, cioè dal sistema nervoso all’intestino ma anche viceversa. Ma et al. ad esempio ha visto come in modelli murini soggetti a diarrea da infezione batterica, 4 settimane dopo trauma cerebrale avessero un’aumentata infiammazione agli astrociti e microglia con corrispondente allargamento della lesione.
Lo stesso gruppo di ricercatori autori della revisione ha evidenziato significative alterazioni nel microbioma intestinale di ratti a due ore dall’induzione del trauma cerebrale con decremento dei batteri commensali, phylum Firmicutes in particolare, con co-incremento di batteri patogeni appartenenti a Bacteroidetes, Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae.
Benakis et al. poi, somministrando antibiotici per modificare la composizione del microbiota ha ridotto le dimensioni infartuate in modelli murini soggetti a transiente occlusione dell’arteria cerebrale suggerendone una relazione. Determinati probiotici hanno infine dimostrato effetti neuroprotettivi in modelli murini di infarto.
Conclusioni
Cambiamenti nella componente batterica intestinale sono stati dunque dimostrati in una grande varietà di modelli di trauma con ripercussioni locali e sistemiche. Il trauma al midollo spinale sembrerebbe essere uno di questi.
Approfondendone il ruolo correlato soprattutto all’infiammazione o nel rischio di un secondo danneggiamento potrebbe perciò rappresentare un target terapeutico per la neuroprotezione e il potenziamento dell’efficacia terapeutica.
