Il microbioma controlla la forma del nostro sistema immunitario

Lavorando a fianco dei colleghi di Magonza, Berna, Hannover e Bonn, ricercatori della Charité - Universitätsmedizin Berlin, il Berlin Institute of Health (BIH) e il German Rheumatism Research Center Berlin (DRFZ) sono stati in grado di mostrare come il microbioma aiuta a rendere il sistema immunitario in grado di rispondere agli agenti patogeni. Se assente, i mediatori pertinenti non sono rilasciati, con conseguente incapacità di attivare i processi metabolici in alcune cellule immunitarie. Secondo il rapporto dei ricercatori, che è stato pubblicato in Cellula , questo lascia le cellule interessate senza il carburante necessario per montare una risposta immunitaria.

Risiedono in interfacce ambientali, i tessuti epiteliali del corpo rappresentano potenziali gateway per gli agenti patogeni. Questi tessuti sono inoltre naturalmente colonizzati da una complessa comunità di batteri, virus, funghi e parassiti, e questo è noto come microbioma. E 'probabile che, nel corso dell'evoluzione, interazioni permanenti con questi microrganismi hanno portato allo sviluppo di robuste vie di segnalazione che aiutano a proteggere il corpo. Un team di ricercatori guidati dal Prof. Dr. Andreas Diefenbach, Direttore dell'Istituto di Microbiologia di Charité, Malattie Infettive e Immunologia, hanno studiato il ruolo del microbioma nella risposta immunitaria dell'organismo contro i patogeni nocivi e gli effetti che ne derivano sulle vie di segnalazione.

La presenza di un'infezione innesca la risposta immunitaria del corpo. Un ruolo chiave in questo processo è svolto dalle "cellule dendritiche convenzionali" (cDC). Questi fanno parte del sistema immunitario innato del corpo e trasportano una serie di recettori di riconoscimento del modello, che consentono loro di rilevare rapidamente gli agenti patogeni invasori. La risposta iniziale delle cellule comporta il rilascio di citochine, proteine ​​di segnalazione che attraggono le cellule immunitarie nel sito di infezione. Allo stesso tempo, queste cellule usano anche la fagocitosi per inghiottire e digerire gli agenti patogeni invasivi, dopo di che presentano singole particelle come antigeni sulla loro superficie cellulare. Questo, a sua volta, porta all'attivazione delle cellule T (che fanno parte del sistema immunitario adattativo) e determina una risposta immunitaria mirata. In contrasto, quando l'attivazione delle cellule T è innescata da cDC che presentano antigeni endogeni, questo porta a una risposta immunitaria difettosa e indesiderabile e provoca malattie autoimmuni.

Il team di ricercatori guidato dal Prof. Diefenbach ha scoperto che i cDC non sono in grado di innescare risposte immunitarie in condizioni sterili (cioè, nei topi privi di germi). I ricercatori hanno concluso che i cDC devono ricevere informazioni mentre la cellula è nel suo "stato basale" (che è caratterizzato dall'assenza di infezione) e che queste informazioni devono derivare dal microbioma. Questi segnali derivati ​​dal microbioma innescano i cDC per una risposta futura contro i patogeni.

Vogliamo capire la natura degli effetti continui del microbioma sulla funzione dei cDC. In questo studio, siamo stati in grado di dimostrare che, allo stato basale, queste cellule immunitarie specializzate sono soggette alla segnalazione ininterrotta controllata dal microbioma degli interferoni di tipo I (IFN-I)."

Prof. Andreas Diefenbach, che detiene anche una cattedra Einstein in microbiologia e guida il gruppo di ricerca sull'immunologia mucosale della DRFZ

Gli interferoni sono citochine, cioè speciali molecole di segnalazione che sono note per svolgere un ruolo nell'attività antivirale. "Fino ad ora, sapevamo solo poco del ruolo dell'IFN-I nello stato basale. cDC, che non ricevono questa segnalazione IFN-I durante lo stato basale, non possono svolgere le funzioni fisiologiche che svolgono nell'ambito della lotta dell'organismo contro gli agenti patogeni, " spiega il microbiologo. I risultati dello studio suggeriscono che il microbioma controlla l'idoneità del nostro sistema immunitario. Esercita questo controllo portando il sistema immunitario a uno stato di 'prontezza' al fine di accelerare la sua risposta ai patogeni?.

I ricercatori hanno utilizzato vari modelli animali per ottenere informazioni sul modo in cui l'IFN-I controllato dal microbioma innesca i cDC dello stato basale per il combattimento futuro. Utilizzando la tecnologia di sequenziamento, i ricercatori sono stati in grado di confrontare gli epigenomi ei trascrittomi dei cDC di animali privi di germi con quelli di animali di controllo e animali carenti di recettori IFN-I. I ricercatori volevano sapere cosa succede a livello molecolare nei cDC quando non sono più esposti all'IFN-I. Descrivendo le osservazioni dei ricercatori, il primo autore dello studio, Laura Schaupp, dice:"Interessante, quando abbiamo esaminato i cDC di animali privi di germi e quelli senza segnalazione di IFN-I, siamo stati in grado di osservare bassi livelli di espressione tra i geni coinvolti nella catena respiratoria mitocondriale." Il ricercatore Charité aggiunge:"Ulteriori analisi hanno rivelato che il metabolismo cellulare dei cDC da animali privi di germi è disfunzionale, rendendoli incapaci di avviare una risposta immunitaria. Le cellule mancano effettivamente del carburante necessario per rispondere agli agenti patogeni." Ciò suggerisce che il microbioma è di importanza cruciale per il funzionamento dei cDC. Sembra essenziale per la capacità dei cDC di allestire una risposta efficace alle infezioni batteriche o virali, comprese le risposte mediate dalle cellule T.??

I risultati dei ricercatori possono contribuire allo sviluppo di nuovi approcci terapeutici. Molte malattie autoimmuni, come il lupus eritematoso sistemico, sono causati da un aumento della produzione di IFN-I. Altri studi hanno dimostrato che il microbioma influenza l'efficacia degli inibitori del checkpoint nelle immunoterapie antitumorali. "Questi fenomeni continueranno ad essere di grande interesse per noi, " dice il prof. Diefenbach. "Per esempio, è possibile modificare la composizione del microbioma in modo tale da ridurre la disponibilità di IFN-I, esercitando così un'influenza positiva sulle malattie autoimmuni? O potrebbe essere possibile migliorare le risposte alle immunoterapie antitumorali esercitando un'influenza positiva sulla produzione di IFN-I sottostante?" Il team di ricercatori ha ora in programma di condurre ulteriori studi che esploreranno queste domande.

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