Una svolta che reinventa il modo in cui l'intestino e il cervello comunicano

In uno studio rivoluzionario che riconsidera il modo in cui intestino e cervello comunicano, i ricercatori hanno scoperto quello che chiamano "senso neurobiotico", un nuovo sistema che consente al cervello di rispondere in tempo reale ai segnali provenienti dai microbi che vivono nel nostro intestino.

Un nuovo studio condotto dai neuroscienziati Diego Bojorquez, PhD, e M. Maya Kelberer, PhD, della Duke University School of Medicine, e pubblicato sulla rivista Nature, si concentra sui neuropodi, minuscole cellule sensoriali che rivestono l'epitelio del colon. Queste cellule riconoscono una proteina microbica comune e inviano rapidi segnali al cervello che contribuiscono a sopprimere l'appetito.

Ma questo è solo l'inizio. Il team ritiene che questo senso neurobiotico possa fungere da piattaforma più ampia per comprendere come l'intestino percepisce i microbi, influenzando tutto, dalle abitudini alimentari all'umore, e persino come il cervello può modellare il microbioma in risposta a questi.

"Eravamo interessati a scoprire se il corpo riesce a riconoscere i segnali microbici in tempo reale, non solo come risposta immunitaria o infiammatoria, ma come una risposta neurale che influenza immediatamente il comportamento",
ha affermato Diego Bojorquez, PhD, professore di medicina e neurobiologia presso la Duke University School of Medicine e autore principale dello studio.

L'ingrediente chiave è la flagellina, un'antica proteina che costituisce il flagello batterico, la struttura a forma di coda che i batteri usano per muoversi. Quando mangiamo, alcuni batteri intestinali rilasciano flagellina. I neuropodi la rilevano attraverso un recettore chiamato TLR5 e inviano un segnale attraverso il nervo vago, la principale via di comunicazione tra l'intestino e il cervello.

Il team, sostenuto dal National Institutes of Health degli Stati Uniti, ha avanzato un'ipotesi audace: la flagellina dei batteri del colon potrebbe attivare i neuropodi e inviare al cervello un segnale che sopprime l'appetito, ovvero un'influenza microbica diretta sul comportamento.

I ricercatori hanno testato questo metodo tenendo a digiuno i topi per tutta la notte e iniettando poi una piccola dose di flagellina direttamente nel colon. I topi hanno mangiato di meno.

Quando i ricercatori hanno ripetuto lo stesso esperimento su topi privi del recettore TLR5, non è cambiato nulla. I topi hanno continuato a mangiare e hanno aumentato di peso, un indizio che il pathway contribuisce a regolare l'appetito. I risultati suggeriscono che la flagellina invia un segnale di "sufficiente" attraverso il TLR5, permettendo all'intestino di comunicare al cervello che è ora di smettere di mangiare. Senza questo recettore, il messaggio non arriva.

La scoperta è stata resa possibile dagli autori principali dello studio, Winston Liu, MD, PhD, Emily Olway, entrambi studenti laureati del Programma di Formazione per Scienziati della Salute, e dalla borsista post-dottorato Naama Reicher, PhD. I loro esperimenti hanno dimostrato che l'interruzione di questa via di segnalazione altera il comportamento alimentare dei topi, suggerendo una connessione più profonda tra microbi intestinali e comportamento.

"Guardando al futuro, credo che questo lavoro sarà particolarmente utile alla comunità scientifica più ampia per spiegare come i microbi influenzano il nostro comportamento", afferma Bojorquez.
"Il passo successivo più ovvio è studiare come specifiche diete modificano la composizione microbica intestinale. Questo potrebbe essere un elemento chiave per risolvere problemi come l'obesità o i disturbi mentali".