Microbioma: il sistema immunitario vive davvero nell’intestino?

Obiettivo dello studio: È sempre più riconosciuto che i nutrienti alimentari e il microbiota intestinale si regolano e si influenzano a vicenda, incidendo così sulla salute dell’ospite e sulle malattie mediate dal sistema immunitario. In questo lavoro esaminiamo sistematicamente le conoscenze attuali sui legami tra i nutrienti alimentari e le interazioni tra microbiota intestinale e sistema immunitario dell’ospite, sottolineando come questo asse possa influire sull’immunità dell’ospite in condizioni di salute e di malattia.

Risultati: È sempre più riconosciuto che i nutrienti alimentari e il microbiota intestinale si regolano e si influenzano a vicenda, incidendo così sulla salute dell’ospite e sulle malattie mediate dal sistema immunitario. In questo lavoro esaminiamo sistematicamente le conoscenze attuali sui legami tra i nutrienti alimentari e le interazioni tra microbiota intestinale e sistema immunitario dell’ospite, sottolineando come questo asse possa influire sull’immunità dell’ospite in condizioni di salute e di malattia. È importante notare che gli interventi dietetici mirati al microbiota intestinale potrebbero essere usati per gestire un’ampia gamma di malattie associate al sistema immunitario.

Obiettivo dello studio: Oltre all’immunità addestrata indotta a livello centrale nel midollo osseo (BM) e nel sangue periferico dalla vaccinazione o dall’infezione parenterale, le prove indicano che la memoria immunitaria innata residente nelle mucose può svilupparsi attraverso una risposta infiammatoria locale dopo un’esposizione mucosale. Tuttavia, non è chiaro se la memoria innata residente nelle mucose derivi dall’integrazione di segnali immunologici generati a distanza in seguito a vaccinazione o infezione parenterale.

Risultati: Qui mostriamo che la vaccinazione sottocutanea con Bacillus Calmette-Guérin (BCG) può indurre macrofagi alveolari (AM) dotati di memoria e immunità addestrata nei polmoni. Sebbene la vaccinazione parenterale con BCG addestri i progenitori del midollo osseo e i monociti circolanti, l’induzione dei macrofagi alveolari dotati di memoria non dipende dai monociti circolanti. La vaccinazione parenterale con BCG, tramite la disseminazione dei micobatteri, provoca invece cambiamenti dipendenti dal tempo nel microbioma intestinale, nella funzione della barriera e nei metaboliti microbici, seguiti da cambiamenti nei metaboliti circolanti e polmonari. Questo porta all’induzione di macrofagi dotati di memoria e dell’immunità addestrata nei polmoni. Questi dati individuano una via mediata dal microbiota intestinale per lo sviluppo della memoria immunitaria innata in tessuti mucosali distanti e hanno implicazioni per lo sviluppo di strategie vaccinali di nuova generazione contro i patogeni respiratori.

Obiettivo dello studio: La dieta modula il microbioma intestinale, che a sua volta può influire sul sistema immunitario. In questo studio abbiamo determinato come due interventi dietetici mirati al microbiota, basati su fibre vegetali e alimenti fermentati, influenzino il microbioma e il sistema immunitario di adulti sani.

Risultati: Sebbene il punteggio della risposta delle citochine (l’esito principale) non sia cambiato, nei partecipanti che consumavano molte fibre sono emersi tre distinti andamenti immunologici, associati alla diversità iniziale del microbiota. La dieta ricca di alimenti fermentati ha invece aumentato progressivamente la diversità del microbiota e ridotto i marcatori infiammatori. I dati sottolineano come associare gli interventi dietetici a un’analisi approfondita e protratta nel tempo del sistema immunitario e del microbioma possa fornire informazioni personalizzate e utili alla popolazione. Gli alimenti fermentati possono essere preziosi per contrastare la riduzione della diversità del microbioma e l’aumento dell’infiammazione, diffusi nelle società industrializzate.

Obiettivo dello studio: Le nuove prove indicano che il microbioma svolge un ruolo centrale nell’immunità. Tuttavia, le prove causali negli esseri umani sono scarse.

Risultati: Nonostante una riduzione di 10.000 volte della quantità di batteri intestinali e una diminuzione duratura della diversità batterica, le risposte anticorpali non sono state influenzate in modo significativo. In una seconda sperimentazione su persone con bassi titoli anticorpali preesistenti, tuttavia, si è osservata una significativa riduzione della neutralizzazione specifica per H1N1 e delle risposte delle IgG1 e IgA leganti. Inoltre, in entrambi gli studi il trattamento antibiotico ha causato: (1) un aumento dei profili infiammatori, compresa l’espressione di AP-1/NR4A, già osservata in precedenza negli anziani, e una maggiore attivazione delle cellule dendritiche; (2) andamenti metabolici diversi, con una riduzione di 1.000 volte degli acidi biliari secondari nel siero, fortemente correlata alla segnalazione AP-1/NR4A e all’attivazione dell’inflammasoma. L’integrazione dei dati multi-omici ha rivelato associazioni significative tra specie batteriche e profili metabolici, evidenziando il ruolo chiave del microbioma nella modulazione dell’immunità umana.

Obiettivo dello studio: Le malattie infettive e le infezioni restano una delle principali cause di morte nei paesi a basso reddito e rappresentano un grave rischio per i gruppi vulnerabili, come neonati e anziani. Il sistema immunitario svolge un ruolo cruciale nella suscettibilità a queste infezioni, nella loro persistenza e nella loro eliminazione.

Risultati: Oltre alle risposte immunitarie locali della mucosa intestinale, è sempre più riconosciuto che il microbioma intestinale influisce anche sull’immunità sistemica. I medici utilizzano sempre più le conoscenze acquisite su queste complesse interazioni tra sistema immunitario, microbioma intestinale e patogeni umani. L’impatto ormai riconosciuto dell’alimentazione sulla composizione del microbiota intestinale e sul sistema immunitario chiarisce il ruolo che la nutrizione può avere nel migliorare la salute. Questa revisione descrive i meccanismi che mantengono il delicato equilibrio tra microbiota, salute intestinale, risposta immunitaria locale e immunità sistemica, collegandoli alle malattie infettive nel corso della vita, e mette in evidenza l’impatto dell’alimentazione sulla prevenzione e sul trattamento delle malattie infettive.

Obiettivo dello studio: Il tratto gastrointestinale (GI) è considerato il più grande organo immunologico del corpo e svolge un ruolo centrale nella regolazione dell’equilibrio immunitario. Contrariamente a quanto si riteneva in passato, la barriera epiteliale intestinale non è una barriera fisica statica, ma interagisce intensamente con il microbioma intestinale e con le cellule del sistema immunitario.

Risultati: Questa intensa comunicazione tra cellule epiteliali, cellule immunitarie e microbioma modella le risposte immunitarie specifiche agli antigeni, bilanciando tolleranza e funzioni immunitarie effettrici. Studi recenti indicano che la composizione del microbioma intestinale influisce sullo sviluppo del sistema immunitario e modula i mediatori immunitari, che a loro volta agiscono sulla barriera intestinale. Inoltre, la disbiosi può favorire l’alterazione della barriera intestinale ed essere associata a una maggiore suscettibilità ad alcune malattie. Questa revisione si concentra sullo sviluppo della barriera intestinale e sul suo ruolo nella difesa immunitaria dell’ospite, nonché su come la composizione del microbioma intestinale nel corso della vita possa influire su tale ruolo.

Obiettivo dello studio: Il microbioma intestinale è un centro di segnalazione che integra fattori ambientali, come la dieta, con segnali genetici e immunitari, influendo sul metabolismo, sull’immunità e sulla risposta alle infezioni dell’ospite. Le cellule ematopoietiche e non ematopoietiche del sistema immunitario innato si trovano in posizioni strategiche nell’interfaccia tra ospite e microbioma.

Risultati: Il microbioma intestinale è un centro di segnalazione che integra fattori ambientali, come la dieta, con segnali genetici e immunitari, influendo sul metabolismo, sull’immunità e sulla risposta alle infezioni dell’ospite. Le cellule ematopoietiche e non ematopoietiche del sistema immunitario innato si trovano in posizioni strategiche nell’interfaccia tra ospite e microbioma. Queste cellule sono in grado di rilevare i microrganismi o i loro prodotti metabolici e di tradurre i segnali in risposte fisiologiche dell’ospite e nella regolazione dell’ecologia microbica. Le alterazioni della comunicazione tra il sistema immunitario innato e il microbiota intestinale possono contribuire a malattie complesse.

Obiettivo dello studio: È stato dimostrato che il microbiota intestinale, il più grande ecosistema simbiotico dell’ospite, svolge un ruolo importante nel mantenimento dell’equilibrio intestinale. La disbiosi del microbioma intestinale è causata dallo squilibrio tra microbiomi commensali e patogeni.

Risultati: Il sistema immunitario della mucosa intestinale, costituito da linfonodi, lamina propria e cellule epiteliali, forma una barriera protettiva che preserva l’integrità del tratto intestinale. La composizione del microbiota intestinale è sorvegliata dal normale sistema immunitario mucosale. L’infiammazione, causata da risposte immunitarie anomale, altera l’equilibrio del microbioma intestinale e provoca malattie intestinali. In questa revisione abbiamo riassunto brevemente l’interazione tra microbiota intestinale e sistema immunitario e fornito un riferimento per gli studi futuri.

Obiettivo dello studio: Il microbiota intestinale è emerso come un importante modulatore delle risposte immunitarie dell’ospite e un numero crescente di prove suggerisce che contribuisca a modellare l’immunità indotta dai vaccini. Sebbene la vaccinazione resti fondamentale per prevenire le malattie infettive, la variabilità delle risposte vaccinali tra individui continua a rappresentare una sfida.

Risultati: I fattori che modificano la composizione del microbiota, tra cui antibiotici, dieta e integrazione di prebiotici o probiotici, possono influire sulle risposte ai vaccini, evidenziando il rapporto dinamico tra intestino e sistema immunitario. I modelli sperimentali confermano ulteriormente queste osservazioni: negli animali privi di germi o trattati con antibiotici si osservano risposte ridotte, mentre gli interventi basati sui microrganismi le potenziano. Questi risultati suggeriscono inoltre che il microbiota intestinale potrebbe essere sfruttato per migliorare l’efficacia dei vaccini. Le ricerche future dovrebbero esaminare il potenziale delle strategie mirate al microbiota per ottimizzare l’efficacia dei vaccini, soprattutto nelle persone immunocompromesse.

Obiettivo dello studio: La malaria continua a rappresentare ogni anno una grave minaccia per oltre metà della popolazione mondiale. In assenza di un vaccino efficace a lungo termine e con la crescente resistenza agli antimalarici, servono metodi innovativi per trattare il Plasmodium.

Risultati: In assenza di un vaccino efficace a lungo termine e con la crescente resistenza agli antimalarici, servono metodi innovativi per trattare il Plasmodium. Prove recenti indicano che la composizione del microbiota intestinale influisce sulla gravità dell’infezione da Plasmodium, sia nei modelli animali sia negli studi condotti sugli esseri umani. Altre prove mostrano che il microbiota intestinale influisce sulla risposta immunitaria adattativa dell’ospite, la componente del sistema immunitario necessaria per eliminare il Plasmodium, mantenere l’immunità contro il Plasmodium e ottenere l’efficacia del vaccino. Nel complesso, questi dati indicano il potenziale futuro della modulazione del microbiota intestinale come nuovo metodo per prevenire le forme gravi di malaria.