Scoperta la connessione tra microbioma e le contrazioni dei tessuti indispensabili per le funzioni intestinali.

Ecco ciò che è emerso dallo studio svolto da un gruppo di ricerca del gruppo di lavoro di Cell and Developmental Biology (Bosch AG) presso l’Istituto Zoologico dell’Università di Kiel (CAU).

Quali sono le funzioni delle contrazioni?

Le contrazioni spontanee del tratto digestivo svolgono un ruolo importante in quasi tutti gli animali e assicurano funzioni intestinali sane. Dai semplici invertebrati agli umani, ci sono modelli di movimento costantemente simili, attraverso i quali le contrazioni ritmiche dei muscoli facilitano il trasporto e la miscelazione del contenuto intestinale.

Queste contrazioni, note come peristalsi, sono essenziali per il processo digestivo.

Con gravi malattie infiammatorie intestinali, ci sono interruzioni della normale peristalsi.

Ad oggi, pochissime ricerche hanno esplorato i fattori alla base del controllo di queste contrazioni.

Lo studio

Ora, per la prima volta, lo studio è stato in grado di dimostrare che la colonizzazione batterica dell’intestino svolge un ruolo importante nel controllo funzioni peristaltiche.

Come sono innescate le contrazioni spontanee?

Le normali contrazioni spontanee del tessuto muscolare sono innescate dalle cosiddette cellule pacemaker del sistema nervoso che emettono impulsi elettrici, con un ritmo specifico e senza alcuna stimolazione esterna, che alla fine raggiungono i muscoli lisci della parete intestinale e li fanno contrarre. Sebbene gli impulsi in quanto tali avvengano da soli, la loro frequenza e intensità sono tuttavia soggetti a influenze esterne.

“L’esempio del semplice polipo d’acqua dolce Hydra ci ha mostrato che la colonizzazione batterica dell’organismo può influenzare le contrazioni della sua cavità digestiva e molto probabilmente lo fanno modulando i segnali del pacemaker sottostante“, ha detto il professor Thomas Bosch, responsabile dello studio e portavoce del Collaborative Research Center (CRC) .

I risultati

Per scoprire come è regolata la peristalsi nei polipi d’acqua dolce, i ricercatori hanno confrontato la normale Hydra che aveva una tipica colonizzazione batterica con quelli che avevano il loro microbioma completamente rimosso con un cocktail antibiotico. Il confronto ha evidenziato che gli organismi senza colonizzazione batterica hanno mostrato una riduzione delle contrazioni di circa la metà. Allo stesso tempo, il ritmo dei movimenti è stato interrotto e alcune delle interruzioni tra le contrazioni sono state molto più lunghe.

Pertanto, l’assenza del tipico microbioma in Hydra ha compromesso i movimenti peristaltici nella cavità corporea.

Inoltre…

In un ulteriore passaggio, gli scienziati hanno ripristinato la colonizzazione batterica.

Inizialmente, hanno introdotto individualmente ciascuna delle cinque specie batteriche più comuni che si trovano nel microbioma Hydra nei polipi sterili. Si è scoperto che questa colonizzazione batterica individuale non ha alcun effetto apprezzabile sulla frequenza e sui tempi delle contrazioni. Solo la reintroduzione congiunta dei cinque principali rappresentanti del microbioma ha portato ad un netto miglioramento della peristalsi, sebbene anche allora il modello delle contrazioni non fosse completamente normalizzato.

Le conclusioni

Da queste osservazioni il team di ricerca di Kiel ha concluso che solo il microbioma Hydra naturale – caratterizzato da un equilibrio tra le specie batteriche presenti – può giocare un importante ruolo di pacemaker nella peristalsi. Hanno scoperto che, in questo caso, alcune molecole secrete dai batteri possono intervenire nel meccanismo di controllo delle cellule del pacemaker. In quanto tale, i segnali batterici possono avere un effetto decisivo sul modello delle contrazioni peristaltiche spontanee.

Le considerazioni

“Siamo stati in grado di dimostrare per la prima volta che nel nostro semplice organismo modello, il microbioma ha una funzione indispensabile nella frequenza e nei tempi delle contrazioni dei tessuti“, ha sottolineato Bosch.

Inoltre l’esempio dell’organismo modello evolutivamente antico Hydra ci mostra che il controllo dei processi vitali degli organismi multicellulari da parte dei loro simbionti batterici ha avuto origine molto presto nell’evoluzione della vita, ha proseguito Bosch.

Nel futuro

Questi risultati innovativi sono particolarmente promettenti per la ricerca medica: “La spiegazione fondamentale della cooperazione tra organismo e microbioma nella regolazione della peristalsi ci aiuterà in futuro a capire l’emergere di gravi malattie, che derivano da movimenti intestinali dell’intestino“, ha aggiunto Bosch.

Fonti:

http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2017-368-schrittmacher-darm&lang=en

https://www.nature.com/articles/s41598-017-16191-x