Diversi studi pubblicati negli ultimi anni hanno dimostrato che i metaboliti microbici rilasciati nel flusso sanguigno possono influenzare una serie di processi biologici, tra cui l’immunità e il metabolismo.
Una nuova ricerca suggerisce che il cervello è in grado di percepire i cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale come conseguenza dell’assunzione di cibo e di regolare l’appetito e la temperatura corporea.
I risultati, pubblicati su Science, potrebbero quindi favorire lo sviluppo di nuovi trattamenti per disturbi metabolici come il diabete e l’obesità.
Muropeptidi, mediatori nell’asse intestino cervello
Alcuni batteri intestinali producono una varietà di sostanze che possono modulare l’umore e il comportamento dell’ospite.
Ad esempio, i muropeptidi, costituiti da frammenti del principale componente della parete cellulare batterica, vengono rilasciati quando i batteri crescono o muoiono.
Queste molecole sono state rilevate nel cervello dei topi e sono risultate in grado di influenzare l’attività neuronale nei moscerini della frutta.
Nei mammiferi, i muropeptidi sono riconosciuti da recettori specifici, tra cui Nod2, che si trova tipicamente all’interno delle cellule immunitarie e può essere coinvolto in vari disturbi metabolici e neurologici.
Tuttavia, non è chiaro se le cellule cerebrali percepiscano direttamente i batteri intestinali e se questi siano in grado di regolare la funzione neuronale.
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori guidati da Ilana Gabanyi, Gérard Eberl e Pierre-Marie Lledo dell’Institut Pasteur di Parigi hanno analizzato il ruolo dei muropeptidi nei topi.
Recettori neuronali Nod2 nell’ipotalamo
I ricercatori hanno scoperto che Nod2 è espresso dai neuroni in diverse regioni del cervello del topo, in particolare nei neuroni inibitori nell’ipotalamo.
Il team ha anche rilevato la presenza di muropeptidi derivati dal microbiota nel cervello dei topi. Dai risultati ottenuti è emerso che, una volta che i neuroni inibitori sono entrati in contatto con i muropeptidi batterici provenienti dall’intestino, la loro attività è stata soppressa.
I topi privi di Nod2 nei neuroni inibitori hanno mostrato un’alterata regolazione della temperatura e del comportamento alimentare.
Questi topi tendevano infatti ad aumentare di peso più rapidamente ed erano più suscettibili allo sviluppo del diabete di tipo 2 rispetto ai topi di controllo.
«È straordinario scoprire che frammenti batterici agiscono direttamente su un centro cerebrale strategico come l’ipotalamo», afferma Pierre-Marie Lledo.
Conclusioni
Poiché i muropeptidi presenti nell’intestino, nel sangue e nel cervello sono considerati marcatori della crescita batterica, i risultati suggeriscono che i neuroni ipotalamici utilizzano queste molecole microbiche come misura dell’assunzione di cibo o degli squilibri nel microbiota intestinale.
«L’assunzione eccessiva di un alimento specifico può stimolare la crescita sproporzionata di alcuni batteri o agenti patogeni, mettendo a repentaglio l’equilibrio intestinale», afferma Gérard Eberl.
Secondo gli autori dello studio capire come i muropeptidi influenzano i neuroni ipotalamici può quindi aiutare a scoprire il legame tra determinate condizioni cerebrali e varianti genetiche di Nod2.
Negli esseri umani, tali varianti sono risultate correlate al disturbo bipolare, alla schizofrenia e al morbo di Parkinson.
