Numerosi studi hanno evidenziato la capacità di specifici ceppi probiotici di regolare l’infiammazione eccessiva e di ripristinare la tolleranza immunologica in un modello animale di lupus eritematoso sistemico (LES). Sono però necessari ulteriori studi sugli animali, abbinati a indagini cliniche, per comprendere nel dettaglio i meccanismi attraverso i quali i diversi batteri probiotici prevengono i sintomi del LES e per sviluppare nuovi bersagli terapeutici.

A questo scopo, Liu e colleghi hanno recentemente pubblicato uno studio sulla rivista Clinical Microbiology, in cui hanno esplorato il ruolo di A. muciniphila e L. plantarum nel miglioramento dei sintomi del LES. La somministrazione di entrambi i probiotici ha consentito di alleviare l’infiammazione sistemica e di migliorare la funzione renale nel modello murino di LES.

Gli autori hanno dimostrato anche che A. muciniphila e L. plantarum contribuiscono a creare un “ambiente antinfiammatorio” regolando i livelli di citochine nel flusso sanguigno, ripristinando l’integrità della barriera intestinale e rimodellando la composizione del microbioma intestinale.

Akkermansia muciniphila e Lactobacillus plantarum riducono l’infiammazione sistemica

Per determinare gli effetti dei probiotici sulla malattia attiva, i topi femmine sono stati trattati con A. muciniphila o L. plantarum. Poiché la produzione di anticorpi antinucleari (ANA) è un marker immunologico del LES, sono stati valutati i titoli degli ANA nel siero: dai dati ottenuti è emerso che sia i gruppi trattati con A. muciniphila sia quelli trattati con L. plantarum sono caratterizzati da livelli significativamente più bassi di ANA nel siero rispetto ai controlli, in particolare in quelli trattati con A. muciniphila. 

La sovraespressione delle citochine è stata ampiamente documentata come un fattore chiave nella progressione della patogenesi del LES. In particolare, è stato dimostrato che i linfociti Th17, che secernono citochine proinfiammatorie come IL-17, contribuiscono allo sviluppo del LES. Come anticipato, i livelli di IL-17 e IL-6 nel siero erano notevolmente ridotti nei topi trattati con probiotici, in particolare nella coorte trattata con A.muciniphila.

La presenza della citochina antinfiammatoria IL-10, che ha effetti protettivi contro il LES, è risultata invece aumentata nei topi trattati con probiotici rispetto al gruppo di controllo, in particolare nel sottogruppo trattato con A.muciniphila. Questi risultati forniscono la prova che la somministrazione di A. muciniphila e L. plantarum ha effettivamente alleviato la risposta infiammatoria nel modello murino di LES.

Funzionalità renale

Poiché la nefrite da lupus è la causa più comune di danno renale nel LES, gli autori hanno valutato la funzionalità renale misurando la proteinuria e i punteggi istopatologici renali. Rispetto ai topi di controllo, quelli trattati con probiotici hanno mostrato una funzionalità renale migliorata, caratterizzata da livelli ridotti di proteinuria, creatinina e azoto ureico nel sangue. 

La somministrazione sia di A. muciniphila sia di L. plantarum ha anche alleviato significativamente il danno renale.

I depositi immunitari di autoanticorpi IgG nel rene contribuiscono in modo determinante alla nefrite da lupus. Sia A. muciniphila sia L. plantarum hanno migliorato i livelli degli autoanticorpi IgG, ma non degli autoanticorpi IgM depositati nel rene. Inoltre, la presenza di proteine IgA risulta notevolmente ridotta in seguito alla somministrazione dei probiotici. Pertanto, la somministrazione di A. muciniphila e L. plantarum potrebbe migliorare la funzione renale nel modello murino di LES.

Effetti protettivi sull’integrità della barriera intestinale

In oltre il 50% dei soggetti affetti da LES sono stati documentati sintomi gastrointestinali e l’enterite da lupus è stata potenzialmente identificata come un segno precoce di questa patologia. 

Dall’analisi istologica è emerso che entrambi i probiotici hanno parzialmente ripristinato l’istomorfologia del colon. In particolare, i topi di controllo hanno mostrato un danno epiteliale maggiore rispetto al gruppo trattato con probiotici.

Per valutare la permeabilità intestinale, i ricercatori hanno analizzato l’impatto dei probiotici sulle strutture epiteliali intestinali e hanno osservato alterazioni positive nelle strutture delle cellule epiteliali in seguito alla somministrazione di probiotici. Questi risultati dimostrano che A. muciniphila e L. plantarum contribuiscono a preservare la funzione intestinale e a mantenere l’integrità della barriera nel modello murino di LES.

A. muciniphila e L. plantarum migliorano la diversità del microbiota intestinale

Un numero crescente di ricerche ha dimostrato il potenziale coinvolgimento della disbiosi intestinale sia nello sviluppo sia nella progressione del LES. Pertanto, i ricercatori hanno condotto un’analisi del DNA fecale ottenuto da tutti i gruppi di topi per chiarire la dinamica del microbiota intestinale prima e dopo la somministrazione di probiotici. 

Inoltre, per comprendere le alterazioni nella composizione batterica dovute al trattamento probiotico, gli autori hanno valutato diversi parametri, tra cui diversità, ricchezza e distribuzione dei batteri.

Nel gruppo trattato con L. plantarum, si è verificato un notevole aumento della diversità post-trattamento rispetto ai campioni pre-trattamento, indicando una maggiore uniformità della comunità microbica intestinale dopo la somministrazione di L. plantarum. 

Al contrario, il trattamento con A. muciniphila non ha avuto alcun impatto sulla diversità. Per il gruppo di controllo, i campioni post-trattamento hanno mostrato un numero maggiore di categorie tassonomiche, che potrebbero riflettere la dinamica del microbiota durante la progressione della malattia, che è stata successivamente invertita dalla somministrazione sia di A. muciniphila sia di L. plantarum.

Inoltre, sono state osservate differenze nella struttura del microbioma prima  dopo il trattamento all’interno di ciascun gruppo sperimentale. In particolare, la somministrazione di L. plantarum ha portato a una riduzione del rapporto Firmicutes/Bacteroidetes.

Dai dati ottenuti è emersa anche la presenza di 21 generi con proporzioni diverse all’interno del gruppo di controllo, che rappresentano i microbi che hanno subito variazioni durante il corso della malattia. Tra questi, sei generi sono risultati alterati in risposta alla somministrazione di A. muciniphila e nove in risposta alla somministrazione di L. plantarum. In particolare, Parasutterella ha dimostrato un aumento costante in tutti e tre i gruppi. Secondo ricerche precedenti, questo batterio, noto per essere dannoso, ha mostrato una crescita correlata all’età nei topi.

La presenza di Faecalibaculum, produttore di acidi grassi a catena corta, è stata invece invertita dalla somministrazione dei due probiotici. Inoltre, il trattamento con L. plantarum ha aumentato i livelli di Lachnospiraceae e Roseburia, batteri produttori di butirrato, che ha un effetto benefico per l’integrità della barriera intestinale. Precedenti studi hanno dimostrato che varie specie di Roseburia favoriscono un arricchimento maggiore nei campioni sani rispetto ai pazienti affetti da LES. Nel complesso, questi risultati sottolineano il ruolo di L. plantarum nel migliorare l’integrità della barriera intestinale.

Diversi impatti sul microbiota intestinale

Per valutare ulteriormente gli effetti della somministrazione di A. muciniphila e L. plantarum sul microbiota intestinale, gli autori hanno studiato le interazioni tra i generi all’interno di ciascuna coorte sperimentale. Sia nei gruppi di controllo sia in quelli trattati con L. plantarum, si è verificata post-trattamento una diminuzione marginale della complessità della struttura del microbiota. Al contrario, all’interno del gruppo trattato con A. muciniphila, è stato osservato un notevole aumento della sua complessità. Questi risultati sottolineano l’impatto sostanziale del trattamento con A.muciniphila sulla comunità microbica.

Per accertare se A. muciniphila e L. plantarum potessero influenzare nel modello murino di LES le funzioni metaboliche dei microbi intestinali , sono state valutate le alterazioni nell’abbondanza dei pathway metabolici tra i campioni pre e post trattamento. Il trattamento con A. muciniphila ha indotto alterazioni in alcune funzioni metaboliche simili a quelle rilevate nel gruppo di controllo, a differenza di L. plantarum, che ha invece favorito in molteplici pathway metabolici cambiamenti opposti rispetto al gruppo di controllo.

Al fine di identificare potenziali batteri associati a disturbi immunitari nel LES, è stata condotta un’analisi di correlazione tra generi microbici e livelli di citochine all’interno di ciascun gruppo di trattamento: nel gruppo trattato con A. muciniphila, questo batterio è risultato correlato positivamente con i livelli di IL-10, mentre non è emersa alcuna correlazione tra L. plantarum e qualsiasi citochina nel gruppo trattato con quest’ultimo batterio.

Conclusioni

Per la prima volta è stato quindi dimostrato che il trattamento con A. muciniphila e L. plantarum può migliorare l’infiammazione, il microbiota intestinale e il danno renale in un modello sperimentale di topi affetti da LES.

Questa ricerca suggerisce anche il ruolo fondamentale della manipolazione del microbiota intestinale nell’alleviare i sintomi sistemici in un modello murino di LES. Alla luce dei risultati ottenuti L. plantarum e A. muciniphila possono essere considerati probiotici promettenti in grado di apportare benefici in presenza di molteplici malattie, incluso il LES, ma sono necessari ulteriori studi per esplorare nel dettaglio i meccanismi molecolari coinvolti.