Muropeptidi: ecco i metaboliti batterici che “dialogano” con il cervello

Uno studio recente suggerisce che i neuroni ipotalamici utilizzano i muropeptidi come misura dell'assunzione di cibo o degli squilibri nel microbiota intestinale.
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Muropeptidi: ecco i metaboliti batterici che “dialogano” con il cervello

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Stato dell’arte
I metaboliti microbici presenti nel flusso sanguigno possono influenzare processi come l’immunità e il metabolismo. Inoltre, possono persino modulare l’umore e il comportamento. Non è stato però ancora chiarito se le cellule cerebrali percepiscano direttamente i batteri intestinali e se questi siano in grado di regolare la funzione neuronale.

Cosa aggiunge questa ricerca
Mediante esperimenti sui topi, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni dell’ipotalamo sono in grado di rilevare le molecole batteriche e di modulare di conseguenza l’appetito e la temperatura corporea. Ciò avviene grazie a Nod2, un recettore che consente al sistema immunitario di riconoscere frammenti della parete cellulare batterica chiamati muropeptidi. I topi privi di Nod2 nei neuroni inibitori hanno mostrato un’alterazione della regolazione della temperatura e del comportamento alimentare.

Conclusioni
Lo studio 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. Questi risultati potrebbero favorire lo sviluppo di nuovi trattamenti per disturbi metabolici come il diabete e l’obesità.

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.

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