Ricerca

I batteri intestinali influenzano lo sviluppo del cervello

Seki et al. hanno stabilito un profilo completo e risolto nel tempo del microbiota, dello sviluppo immunitario e neurofisiologico nei neonati prematuri. La loro ricerca ha collegato l’istituzione del microbioma nei primi anni di vita allo sviluppo immunologico e neurologico, identificando biomarcatori candidati di lesioni cerebrali perinatali. In sintesi (a sinistra), i loro risultati hanno mostrato che la risposta delle cellule T pro-infiammatorie è correlata alla maturazione elettrocorticale soppressa. Le cellule T sembravano avere implicazioni centrali per questa soppressione e la patogenesi della lesione cerebrale. Inoltre, la crescita eccessiva di Klebsiella nel tratto gastrointestinale era altamente predittiva per il danno cerebrale. A destra, le manifestazioni di tali lesioni cerebrali sono mostrate come immagini rappresentative della risonanza magnetica cranica (cMRI) all’età equivalente al termine per l’emorragia intraventricolare (IVH;
CREDITO © Seki et al., 2021

I ricercatori scoprono biomarcatori che indicano lesioni cerebrali precoci nei neonati prematuri estremi

Interazione complessa: l’asse intestino-immunità-cervello
Lo sviluppo precoce dell’intestino, del cervello e del sistema immunitario sono strettamente correlati. I ricercatori si riferiscono a questo come asse intestino-immunità-cervello. I batteri nell’intestino cooperano con il sistema immunitario, che a sua volta monitora i microbi intestinali e sviluppa risposte appropriate ad essi. Inoltre, l’intestino è in contatto con il cervello tramite il nervo vago e il sistema immunitario. “Abbiamo studiato il ruolo che questo asse svolge nello sviluppo del cervello dei neonati prematuri estremi”, afferma il primo autore dello studio, David Seki. “I microrganismi del microbioma intestinale – che è una raccolta vitale di centinaia di specie di batteri, funghi, virus e altri microbi – sono in equilibrio nelle persone sane. Tuttavia, specialmente nei bambini prematuri, il cui sistema immunitario e il microbioma non sono stati in grado di svilupparsi pienamente, è molto probabile che si verifichino dei cambiamenti. Questi cambiamenti possono avere effetti negativi sul cervello”, spiega il microbiologo e immunologo.

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I modelli nel microbioma forniscono indizi sul danno cerebrale
“In effetti, siamo stati in grado di identificare alcuni modelli nel microbioma e nella risposta immunitaria che sono chiaramente collegati alla progressione e alla gravità della lesione cerebrale”, aggiunge David Berry, microbiologo e capo del gruppo di ricerca presso il Centro per la microbiologia e la scienza dei sistemi ambientali (CMESS) dell’Università di Vienna, nonché direttore operativo della Joint Microbiome Facility dell’Università di Medicina di Vienna e dell’Università di Vienna. “Fondamentalmente, tali schemi spesso si manifestano prima dei cambiamenti nel cervello. Ciò suggerisce una finestra temporale critica durante la quale si può prevenire o addirittura evitare il danno cerebrale dei neonati estremamente prematuri”.

Studio completo sullo sviluppo di neonati estremamente prematuri
I punti di partenza per lo sviluppo di terapie appropriate sono forniti dai biomarcatori che il team interdisciplinare è stato in grado di identificare. “I nostri dati mostrano che la crescita eccessiva del batterio Klebsiella e i livelli elevati associati di cellule ??-T possono apparentemente esacerbare il danno cerebrale”, spiega Lukas Wisgrill, neonatologo della Divisione di Neonatologia, Medicina Intensiva Pediatrica e Neuropediatria presso il Dipartimento di Pediatria e Medicina dell’adolescenza presso l’Università di Medicina di Vienna. “Siamo stati in grado di rintracciare questi schemi perché, per un gruppo molto specifico di neonati, per la prima volta abbiamo esplorato in dettaglio come si sviluppano il microbioma intestinale, il sistema immunitario e il cervello e come interagiscono in questo processo”, aggiunge. . Lo studio ha monitorato un totale di 60 neonati prematuri, nati prima delle 28 settimane di gestazione e di peso inferiore a 1 chilogrammo, per diverse settimane o addirittura mesi. Utilizzando metodi all’avanguardia – il team ha esaminato il microbioma utilizzando il sequenziamento del gene 16S rRNA, tra gli altri metodi – i ricercatori hanno analizzato campioni di sangue e feci, registrazioni delle onde cerebrali (ad esempio aEEG) e immagini MRI del cervello dei bambini.

La ricerca continua con due studi
Lo studio, che è un progetto cluster interuniversitario sotto la guida congiunta di Angelika Berger (Università di Medicina di Vienna) e David Berry (Università di Vienna), è il punto di partenza per un progetto di ricerca che studierà il microbioma e il suo significato per la sviluppo neurologico dei bambini nati prematuramente in modo ancora più approfondito. Inoltre, i ricercatori continueranno a seguire i figli dello studio iniziale. “Il modo in cui le capacità motorie e cognitive dei bambini si sviluppano diventa evidente solo dopo diversi anni”, spiega Angelika Berger. “Miriamo a capire come si svolge a lungo termine questo primissimo sviluppo dell’asse intestino-immunità-cervello”. I più importanti partner di cooperazione per il progetto sono già a bordo: “I bambini” I genitori di s ci hanno supportato nello studio con grande interesse e apertura”, afferma David Seki. “In definitiva, questo è l’unico motivo per cui siamo riusciti a ottenere queste importanti intuizioni. Siamo molto grati per questo”.

Aberrant gut microbiota-immune-brain axis development in premature neonates with brain damage

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