Asse intestino cervello

Il microbiota intestinale è implicato in molteplici funzioni biologiche nel sistema nervoso centrale (SNC), ed è ormai noto che l’asse intestino-cervello influenza processi neurofisiologici, cognitivi e comportamentali. È stato anche dimostrato che il microbiota intestinale regola la permeabilità della barriera emato-encefalica e le funzioni delle cellule gliali.

Microglia

Le microglia, i macrofagi residenti nel SNC, costituisce una partnership privilegiata con il microbiota intestinale a causa della natura immunitaria, della sensibilità ai metaboliti, delle proteine ​​microbiche e della loro costante sorveglianza del SNC. Nel SNC in via di sviluppo, la microglia supporta la maturazione e la sopravvivenza dei progenitori neuronali e la loro corretta integrazione nella rete attraverso la secrezione di fattori neurotrofici come il fattore di crescita simile all’insulina (IGF1) e il fattore neurotrofico derivante dal cervello (BDNF). Inoltre, la microglia contribuisce ampiamente all’inglobamento di detriti cellulari, al raffinamento sinaptico e all’angiogenesi.

Ruolo della microglia

Nel cervello adulto omeostatico, la microglia controlla continuamente il microambiente e interagisce con le cellule del SNC adiacenti. Nel cervello affetto da patologia, invece, la microglia cerca di far fronte agli stimoli patologici. Per questo motivo una disfunzione a livello della microglia è solitamente legata a stati cerebrali patologici ed è infatti stata ben caratterizzata in molteplici malattie del SNC, tra cui il morbo di Alzheimer (AD), la sclerosi multipla (SM), il morbo di Parkinson (PD) e i disturbi neuropsichiatrici, come il disturbo dello spettro autistico (ASD), la depressione e la schizofrenia.

Studi clinici su topi

Esperimenti su topi adulti hanno dimostrato l’associazione tra il microbiota e il controllo della maturazione e della funzione della microglia. Nello studio, la microglia di topi germ – free (GF), si associava a un fenotipo difettoso, in cui le proteine ​​di superficie, risultavano sovra regolate rispetto alla microglia di topi di controllo.

Microglia nei topi GF

La microglia nei topi GF mostra una densità cellulare più elevata, coerente con la sovra regolazione dei geni che promuovono la sopravvivenza e la proliferazione cellulare e presenta anche una morfologia alterata (più segmenti, processi più lunghi e una maggiore ramificazione), con una mancanza di controllo sulla distribuzione territoriale omeostatica. Dopo l’attivazione con immunostimolanti come i lipopolisaccaridi (LPS), la microglia dei topi GF non è riuscita a indurre una risposta immunitaria appropriata.

Studi di ricolonizzazione

Negli esperimenti di ricolonizzazione o nell’integrazione di acidi grassi a catena corta (SCFA), sostanze batteriche prodotte attraverso il catabolismo di carboidrati complessi, possono in gran parte invertire le caratteristiche microgliali difettose nei topi GF. Studi sugli SCFA, costituiti principalmente da acetato, propionato e butirrato, hanno riportato un miglioramento delle funzioni di memoria attraverso l’aumento del potenziamento a lungo termine da parte del butirrato.