Batteri intestinali legati a cambiamenti metabolici e autismo in un nuovo studio

I ricercatori del California Institute of Technology hanno fatto un'importante scoperta che potrebbe spiegare come i batteri intestinali possano contribuire a comportamenti simili all'autismo.

Il team ha scoperto che quando i topi venivano colonizzati con microbi intestinali di persone con ASD, non solo hanno sviluppato comportamenti simili all'autismo; avevano anche modelli di espressione genica e metaboliti alterati nel cervello, rispetto ai topi che non erano stati colonizzati dai batteri.

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Microbiota intestinale è il termine usato per descrivere le comunità di microrganismi che risiedono nell'intestino umano e, insieme, i loro genomi sono indicati come il microbioma. Questi microbi hanno una relazione simbiotica con gli umani, scambiare condizioni di vita favorevoli come il calore e la disponibilità di nutrienti per "aiuto" con la digestione, metabolismo e risposte del sistema immunitario.

Negli Stati Uniti, si stima che 1 persona su 59 sia affetta da autismo, che causa una serie di difficoltà con la comunicazione sociale e comportamenti ripetitivi. Molti studi hanno precedentemente trovato differenze nel microbioma intestinale tra persone con e senza autismo.

"Però, mentre questa ricerca precedente identifica associazioni potenzialmente importanti, non è in grado di risolvere se i cambiamenti osservati del microbioma sono una conseguenza dell'avere ASD o se contribuiscono ai sintomi, " dice l'autore del presente studio, Sarkis Mazmanian, un microbiologo del California Institute of Technology.

Lo studio di Mazmanian e colleghi fornisce supporto al crescente corpo di prove per un collegamento intestino-cervello nell'autismo. Sebbene i risultati non dimostrino una relazione causale tra batteri intestinali e autismo, mostrano che il microbiota intestinale può contribuire ad alcune caratteristiche del disturbo nei topi. Hanno anche fatto luce su un potenziale meccanismo per gli effetti osservati negli animali.

"Il nostro studio mostra che il microbiota intestinale è sufficiente per promuovere comportamenti simili all'autismo nei topi. Sono necessari ulteriori studi per affrontare l'impatto dei batteri intestinali negli esseri umani, ” dice il primo autore Gil Sharon.

La ricerca

Per esaminare l'effetto che il microbioma intestinale può avere sui comportamenti simili all'autismo, il team ha utilizzato topi "privi di germi, ” nel senso che erano stati coltivati ​​in assenza di microbi e non avevano microbiomi propri.

Campioni di intestino contenenti microrganismi di bambini con e senza autismo sono stati trasferiti ai topi mediante trapianto fecale e coppie di topi colonizzati con gli stessi microbiomi sono stati accoppiati per produrre prole che era stata esposta ai microbi umani durante le prime fasi dello sviluppo.

La prole è stata quindi sottoposta a test utilizzati per determinare comportamenti simili all'autismo nei topi e ha registrato la frequenza con cui hanno vocalizzato e interagito con altri topi. I ricercatori hanno anche cercato di stimolare i comportamenti ripetitivi a volte osservati negli esseri umani con autismo introducendo biglie nelle gabbie degli animali e vedendo quanti topi seppellivano.

Come riportato sulla rivista Cellula , i topi colonizzati con batteri di bambini con ASD (microbiota ASD) hanno dimostrato comportamenti simili all'autismo, mentre gli animali senza microbiota ASD non hanno mostrato questi comportamenti.

Rispetto ai topi senza microbiota ASD, quelli con i batteri hanno interagito meno con altri topi, vocalizzava meno e dimostrava un comportamento più ripetitivo. Tutti questi comportamenti erano simili alle caratteristiche comportamentali osservate negli esseri umani con ASD.

Prossimo, i ricercatori hanno sezionato il cervello degli animali ed eseguito l'analisi dell'RNA per cercare le differenze tra i due gruppi nel modo in cui il DNA viene elaborato (splicing) prima che venga utilizzato per produrre una proteina.

I topi con microbiota ASD hanno mostrato differenze nello splicing per 560 geni, 52 dei quali sono noti per essere associati all'autismo.

Gli effetti sono stati "profondi"

Sharon dice che questo è un indizio intrigante che i prodotti dei microbi intestinali potrebbero in qualche modo cambiare il rischio di autismo influenzando le forme di proteine ​​prodotte nel cervello.

Quando il team ha analizzato le viscere degli animali, hanno anche trovato differenze tra i gruppi nei livelli di 27 metaboliti, molecole prodotte a seguito della digestione e del metabolismo microbico.

In particolare, i livelli dei metaboliti acido 5-aminovalerico (5AV) e taurina erano più bassi nei topi con microbiota ASD. ASD è stato talvolta caratterizzato da uno squilibrio tra segnali eccitatori e inibitori nel cervello.

Poiché è noto che 5AV e taurina influenzano i recettori neurali inibitori chiamati recettori GABA, i ricercatori erano interessati a scoprire che i livelli di questi metaboliti erano più bassi nei topi con microbiota ASD.

"Siamo rimasti sorpresi di vedere quanto profondi fossero gli effetti, "dice Sharon.

I ricercatori si sono quindi rivolti a un diverso modello murino di autismo, un ceppo chiamato topi BTBR che dimostra naturalmente comportamenti simili all'autismo. Nel trattare i topi con 5AV o taurina, il team ha scoperto che gli animali mostravano effettivamente comportamenti meno antisociali e ripetitivi. Per di più, l'analisi del cervello degli animali ha mostrato che 5AV, in particolare, ridotta eccitabilità neurale.

Mazmanian afferma che i risultati forniscono indizi sul ruolo che il microbiota intestinale svolge nei cambiamenti neurali associati all'ASD:

Suggerisce che i sintomi dell'ASD possano un giorno essere risolti con metaboliti batterici o un farmaco probiotico. Ulteriore, apre la possibilità che ASD, e forse altre condizioni neurologiche classiche, possono essere trattati con terapie che colpiscono l'intestino piuttosto che il cervello, un approccio apparentemente più trattabile."

Il neuroscienziato John Cryan (University College Cork, Irlanda), chi non è stato coinvolto nella ricerca, afferma che i risultati sono "abbastanza incoraggianti" e che l'idea che i metaboliti possano influenzare l'attività cerebrale è plausibile, ha senso e aiuterà a spingere il campo in avanti.

Cryan sottolinea che è improbabile che i risultati producano immediatamente nuovi trattamenti basati sul microbioma; i due metaboliti qui evidenziati potrebbero rivelarsi estranei all'autismo nell'uomo.

Ancora, la ricerca giustifica una caccia ad altri metaboliti carenti nell'intestino o nel cervello delle persone con il disturbo. Questo incoraggerà il campo che c'è qualcosa lì.

Dottor John Cryan, Neuroscienziato

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