Come i batteri gut sono legati alle capacità motorie nel Parkinson

Gli scienziati hanno scoperto per la prima volta un legame funzionale tra i batteri nell'intestino e il morbo di Parkinson.

I cambiamenti nella composizione delle popolazioni batteriche intestinali - o forse i batteri stessi dell'intestino - contribuiscono attivamente e possono persino causare il deterioramento delle capacità motorie che è il segno distintivo di questa malattia. I risultati hanno profonde implicazioni per il trattamento del Parkinson, dicono i ricercatori.

Il Parkinson colpisce 1 milione di persone negli Stati Uniti e fino a 10 milioni in tutto il mondo, rendendola la seconda malattia neurodegenerativa più comune. Le caratteristiche caratteristiche includono tremori e difficoltà a camminare, l'aggregazione di una proteina chiamata alfa-sinucleina (?Syn) all'interno delle cellule del cervello e dell'intestino e la presenza di molecole infiammatorie chiamate citochine all'interno del cervello. Inoltre, il 75% delle persone affette dalla malattia presenta anomalie gastrointestinali, principalmente stitichezza.

"L'intestino è una dimora permanente di una comunità eterogenea di batteri benefici e talvolta nocivi, conosciuti come microbiomi, che sono importanti per lo sviluppo e la funzione del sistema immunitario e nervoso", dice Sarkis Mazmanian, professore di microbiologia presso il California Institute of Tecnologia.

"Sorprendentemente, la percentuale di 70 di tutti i neuroni nel sistema nervoso periferico - cioè, non il cervello o il midollo spinale - si trova nell'intestino e il sistema nervoso dell'intestino è direttamente collegato al sistema nervoso centrale attraverso il nervo vago. Poiché i problemi GI spesso precedono i sintomi motori da molti anni, e poiché la maggior parte dei casi PD sono causati da fattori ambientali, abbiamo ipotizzato che i batteri nell'intestino possano contribuire alla PD. "


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Topi senza germi

Per testare questo, i ricercatori hanno utilizzato topi che producono una quantità eccessiva di ?Syn e mostrano sintomi del morbo di Parkinson. Un gruppo di topi aveva un complesso consorzio di batteri intestinali; gli altri, chiamati topi germ-free, erano allevati in un ambiente completamente sterile e quindi privi di batteri intestinali. I ricercatori hanno fatto eseguire a entrambi i gruppi di topi diversi compiti per misurare le loro capacità motorie, come correre su tapis roulant, attraversare una trave e scendere da un palo. I topi privi di germi hanno ottenuto risultati significativamente migliori rispetto ai topi con un microbioma completo.

"Questo è stato il momento 'eureka'."

"Questo è stato il momento 'eureka'", dice Timothy Sampson, studioso postdottorato in biologia e ingegneria biologica e primo autore del giornale sulla rivista Cella. “I topi erano geneticamente identici; entrambi i gruppi stavano guadagnando troppo ?Syn. L’unica differenza era la presenza o l’assenza del microbiota intestinale. Una volta rimosso il microbioma, i topi hanno capacità motorie normali anche con la sovrapproduzione di ?Syn.”

"Tutti e tre i tratti distintivi del Parkinson erano spariti nei modelli senza germi", afferma Sampson. "Ora eravamo abbastanza fiduciosi che i batteri intestinali regolano, e sono addirittura necessari, i sintomi del PD. Quindi, volevamo sapere come succede ".

Chiuso il ciclo

Quando i batteri intestinali abbattono la fibra alimentare, producono molecole chiamate acidi grassi a catena corta (SCFA), come acetato e butirrato. Ricerche precedenti hanno dimostrato che queste molecole possono anche attivare risposte immunitarie nel cervello.

Pertanto, i ricercatori hanno ipotizzato che uno squilibrio nei livelli di SCFA regola l’infiammazione cerebrale e altri sintomi della malattia di Parkinson. Infatti, quando i topi esenti da germi sono stati nutriti con SCFA, le cellule chiamate microglia, che sono cellule immunitarie che risiedono nel cervello, si sono attivate. Tali processi infiammatori possono causare il malfunzionamento dei neuroni o addirittura la morte. Infatti, i topi germ-free alimentati con SCFA ora mostravano disabilità motorie e aggregazione di sin nelle regioni del cervello legate alla malattia di Parkinson.

In una serie finale di esperimenti, Mazmanian e il suo gruppo hanno collaborato con Ali Keshavarzian, un gastroenterologo presso la Rush University di Chicago, per ottenere campioni fecali da pazienti con PD e da controlli sani. I campioni di microbioma umano sono stati trapiantati in topi privi di germi, che hanno quindi iniziato a mostrare in modo notevole i sintomi della PD. Questi topi hanno anche mostrato livelli più alti di SCFA nelle loro feci. I campioni fecali trapiantati da soggetti sani, al contrario, non hanno attivato i sintomi della PD, a differenza dei topi che ospitano batteri intestinali da pazienti PD.

"Questo ci ha davvero chiuso", afferma Mazmanian. "I dati suggeriscono che le modifiche al microbioma intestinale sono probabilmente più che una conseguenza del PD. È una scoperta provocatoria che deve essere ulteriormente studiata, ma il fatto che sia possibile trapiantare il microbioma dall'uomo ai topi e trasferire i sintomi suggerisce che i batteri contribuiscono in maniera determinante alla malattia. "

I risultati hanno importanti implicazioni per il trattamento del Parkinson, dicono i ricercatori.

"Per molte condizioni neurologiche, l'approccio terapeutico convenzionale è quello di ottenere un farmaco nel cervello. Tuttavia, se la malattia di Parkinson non è causata esclusivamente da cambiamenti nel cervello, ma dai cambiamenti nel microbioma, allora si può semplicemente avere farmaci nell'intestino per aiutare i pazienti, che è molto più facile da fare ", dice Mazmanian.

Tali farmaci potrebbero essere progettati per modulare i livelli di SCFA, fornire probiotici benefici o rimuovere organismi nocivi. "Questo nuovo concetto può portare a terapie più sicure con minori effetti collaterali rispetto ai trattamenti attuali."

I finanziamenti provenivano dalla Larry L. Hillblom Foundation, dalla Knut e dalla Alice Wallenberg Foundation, dal Swedish Research Council, dai signori Larry Field, Heritage Medical Research Institute e National Institutes of Health.

Fonte: Caltech

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