Microbiota: che ruolo ha sul sistema immunitario e sull’infiammazione?

Le malattie autoimmuni e infiammatorie, sono aumentate notevolmente negli ultimi decenni. 

Un’alimentazione proinfiammatoria ha contribuito al loro sviluppo.

Il sistema immunitario è controllato dai numerosi batteri che compongono il microbiota, e che quindi sono presenti nel nostro corpo, ma è anche estremamente sensibile alla tipologia di alimentazione che si fa. 

Esiste una forte relazione tra dieta, sistema immunitario e microbiota. 

 

 

Il microbiota svolge un ruolo fondamentale nell’attivazione, formazione e funzionamento del sistema immunitario. 

A sua volta, il sistema immunitario mantiene una relazione di simbiosi con i microbi del microbiota intestinale. 

Quando funziona in modo ottimale, questa alleanza sistema immunitario-microbiota consente di attivare risposte protettive verso gli agenti patogeni. 

Ma, l’uso eccessivo di antibiotici ed i cambiamenti nella dieta, portano allo sviluppo di un microbiota che non è in grado di stabilire un equilibrio con il sistema immunitario.

 

Lo sviluppo sempre maggiore di allergie, patologie autoimmuni e patologie infiammatorie, deriva dall’incapacità del microbiota di modulare l’azione del sistema immunitario, di conseguenza si ha una risposta anomala da parte di questo ultimo (produzione di autoanticorpi).

 

Il maggior numero di cellule immunitarie nel corpo risiede in zone come la pelle o il tratto gastrointestinale, che sono colonizzate da commensali, ovvero batteri benevoli.

Una strategia utilizzata dal nostro corpo per mantenere la sua relazione di equilibrio con il microbiota, è quella di ridurre al minimo il contatto tra i microrganismi e la superficie delle cellule epiteliali, limitando così l’infiammazione dei tessuti e la traslocazione microbica.

Il muco rappresenta lo scudo primario che limita il contatto tra il microbiota e il tessuto dell’uomo, e previene la traslocazione (migrazione) microbica.

Oltre alla produzione di muco da parte delle cellule caliciformi, tutte le cellule epiteliali intestinali possono produrre sostanze antimicrobiche, che svolgono un ruolo significativo nel limitare l’esposizione al microbiota commensale.

Il mantenimento dell’omeostasi (equilibrio) dei tessuti è fondamentale per la sopravvivenza dell’uomo. 

Questo processo si basa su un insieme di risposte innate e adattative, da parte del sistema immunitario che seleziona il modo in cui deve reagire contro se stesso, il cibo, il microbiota e gli agenti patogeni nel modo più appropriato. 

La mancata regolazione di queste risposte può portare a gravi esiti patologici che vanno dalle malattie infiammatorie intestinali (IBD) alle allergie, alle sindromi metaboliche.

 

Figura 1. In caso di equilibrio viene bloccata l’attivazione di linfociti T e B; mentre se batteri del microbiota passano nell’intestino, si attiva la risposta infiammatoria.

La soppressione della risposta infiammatoria, attivata a causa dell’alimentazione non potrebbe essere indotta in assenza di segnali derivati ​​dalla flora intestinale.

I mammiferi si affidano ai batteri per scomporre i componenti alimentari non digeribili come le fibre.

Un metabolita dominante risultante da questo processo sono gli acidi grassi a catena corta (SCFA), prodotti dalla fermentazione batterica che avviene nel colon.

 

Gli SCFA hanno quindi un ruolo nella risposta immunitaria ed in particolare con quella linfocitaria. 

Il butirrato, acido grasso a corta catena, regola le dimensioni e la funzione delle cellule T regolatorie, promuovendone l’attivazione nel colon.

In caso di lesioni acute, alcuni batteri del microbiota favoriscono l’attivazione dei TLR necessaria per promuovere la riparazione dei tessuti e la sopravvivenza dell’uomo.

Le sostanze prodotte dal microbiota, possono anche agire controllando direttamente o indirettamente la funzione delle cellule infiammatorie. 

Ad esempio, il riconoscimento degli SCFA da parte delle cellule immunitarie innate è fondamentale per la regolazione dell’infiammazione in risposta non solo al danno intestinale, ma anche nell’artrite e nell’allergia.

Inoltre, i commensali possono anche regolare la funzione dei monociti (globuli bianchi) infiammatori, una popolazione di cellule coinvolte nel controllo degli agenti patogeni.

 

Durante l’infezione acuta della mucosa, l’incontro dei monociti infiammatori con il microbiota nel tratto gastrointestinale promuove la produzione di PGE 2 che, a sua volta, limita il livello di attivazione dei neutrofili dannosi per i tessuti.

I tessuti sono il naturale habitat del microbiota come la pelle, il tratto gastrointestinale o il polmone, ma sono anche le porte attraverso le quali gli agenti patogeni entrano nel nostro corpo, e diventano il sito primario delle infezioni. 

Ciò implica che l’incontro iniziale degli agenti patogeni con il sistema immunitario avviene in un ambiente condizionato e regolato dal suo microbiota endogeno. 

Pertanto, l’interazione tra commensali e agenti patogeni è altamente interdipendente e definisce l’esito di una determinata infezione.

I commensali (microbiota autoctono) limitano la colonizzazione dei patogeni attraverso la competizione per metaboliti (sostanze nutritive), definito resistenza alla colonizzazione.

L’alterazione della disponibilità di nutrienti da parte del microbiota ospite può anche avere conseguenze sulla crescita di agenti patogeni come E. coli enterohemorragico o il Clostridium difficile.

 

 

I commensali possono anche favorire la creazione di un ambiente ostile all’insediamento di agenti patogeni, ad esempio nell’ambiente vaginale in cui i lattobacilli possono proteggere dalla colonizzazione patogena attraverso la riduzione del pH locale.

La riduzione dei commensali intestinali tramite un trattamento antibiotico ad ampio spettro determina una risposta attenuata delle cellule T e B contro l’infezione intranasale dell’influenza.

La regolazione basale del sistema immunitario associata alla produzione di sostanze da parte del microbiota, implica che sottili cambiamenti possono avere conseguenze a lungo termine sulla capacità dell’uomo di innescare risposte immunitarie sistemiche e sviluppare malattie infiammatorie. 

 

Ciascun tessuto è un complesso di reti strutturali, ormonali, nervose e immunologiche, controllato dal microbiota residente.

 

L’interazione ottimale del microbiota con l’uomo, implica un equilibrio tra segnali stimolatori e regolatori, favorendo lo sviluppo dell’immunità senza compromettere la capacità dell’ospite di mantenere la tolleranza agli antigeni innocui. 

Tuttavia, nei paesi occidentalizzati, l’uso eccessivo di antibiotici, i cambiamenti nella dieta e l’eliminazione delle infezioni parassitarie croniche, come quelle causate dagli elminti, inclusi nematodi, anchilostomi e tricocefali, potrebbero aver selezionato un microbiota privo della resilienza necessaria per l’instaurazione di risposte immunitarie equilibrate. 

Questi profondi cambiamenti nel microbiota e, come risultato diretto, nel sistema immunitario contribuiscano al drammatico e rapido aumento dei disturbi infiammatori cronici e autoimmuni osservati nei paesi occidentali. 

Infatti, sebbene ciascuna malattia infiammatoria sia associata a meccanismi genetici e biologici unici, una tendenza sembra essere che molte malattie infiammatorie siano associate a cambiamenti significativi nel microbiota da uno stato “sano” a uno “malato”. 

 

Il tratto gastrointestinale ospita la più grande popolazione di organismi commensali nel corpo umano e, come tale, ospita un insieme unico di meccanismi immunoregolatori che impediscono l’attivazione non necessaria del sistema immunitario contro antigeni innocui, compresi quelli espressi dal microbiota.

Una rottura di questi meccanismi regolatori sovrapposti si traduce in una serie di condizioni infiammatorie croniche che sono note come malattia infiammatoria intestinale (IBD).

La relazione tra disfunzione immunitaria della mucosa e IBD sta nel fatto che, sia la malattia di Crohn (CD) che la colite ulcerosa (UC) sono associate alla regolazione delle risposte immunitarie innate e adattative.

L’eziologia delle IBD è complessa ed è la conseguenza di fattori genetici, del sistema immunitario dell’ospite e di fattori ambientali (stress e infezioni), come il microbiota.

Le IBD sono associate a profondi cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale, evidenziando l’importanza del microbiota nell’eziologia della malattia. 

In particolare, numerosi studi hanno dimostrato che sia la CD che la CU sono associata a una ridotta complessità del microbiota e a cambiamenti consistenti verso uno stato disbiotico. 

L’IBD sia causata o esacerbata da un ciclo di feedback positivo, in cui la mutazione dell’ospite porta a risposte immunitarie disregolate nel tratto gastrointestinale, che guidano la crescita di batteri infiammatori che a loro volta promuovono una maggiore infiammazione.

Inoltre, è stato dimostrato che gli acidi grassi a catena corta (SCFA) limitano l’infiammazione gastrointestinale sia mediante l’induzione di T reg sia mediante l’inibizione diretta dell’attivazione dei macrofagi e dei neutrofili.

 

I processi enzimatici necessari per la fermentazione delle fibre in SCFA dipendono in gran parte da batteri della classe dei Clostridia.

L’analisi del microbioma dei pazienti affetti da artrite reumatoide ha rivelato una relazione sorprendente tra la malattia e una classe potenzialmente infiammatoria di Prevotellaceae , ma non è noto come il microbiota contribuisca all’attivazione immunitaria e alla diffusione delle cellule T e degli anticorpi alle articolazioni nell’artrite reumatoide.

Il sistema immunitario non è controllato solo dalla sua relazione simbiotica con il microbiota, ma è anche estremamente sensibile allo stato nutrizionale dell’ospite. 

Esistono ora prove di un’interazione multidirezionale tra dieta, sistema immunitario e microflora commensale. 

L’intestino funge da sito principale di assorbimento dei nutrienti nel corpo. 

 

Pertanto, il sistema immunitario e il microbiota commensale sono sensibili ai cambiamenti nella dieta. 

 

Il controllo dietetico delle cellule immunitarie è mediato sia dalle esigenze metaboliche che dal rilevamento diretto dei metaboliti derivati ​​​​dagli alimenti. 

Ad esempio, il metabolita della vitamina A, l’acido retinoico, che è altamente arricchito nell’intestino, può controllare direttamente la capacità dei linfociti di rispondere all’antigene e di migrare nel tratto gastrointestinale 

Inoltre, i ligandi AHR derivati ​​dall’ assunzione delle verdure crucifere sono segnali importanti per lo sviluppo immunitario intestinale e le risposte immunitarie.

Per cui la dieta ha un impatto profondo e altamente dinamico sulla composizione e sulla funzione del microbiota.

Inoltre il sistema immunitario può anche essere in grado di influenzare direttamente l’assunzione degli alimenti.

 

 

 

 

Fonte

Role of the microbiota in immunity and inflammation. Yasmine Belkaid, Timothy W Hand. Cell. 2014 Mar 27;157(1):121-41.

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