The microbiota consists of all the microorganisms that colonize a multicellular organism, called host, maintaining a symbiotic relationship with it. In addition to the many functions that these plays, in recent years has been found a deep relationship between the intestinal microbiota and the immune system. For example, to mitigate the inflammatory response resulting during a parasitic infection, we see the proliferation of certain bacterial genera constituting the intestinal flora. At the same time, the presence of the parasite changes the balance in the microbiota, and this can lead to an increase in the genera having a pro-inflammatory action, with a consequent worsening of the prognosis. An exaggerated inflammatory response, if it occurs in immuno-deprived sites such as the brain, can in fact cause serious damage to the integrity and functionality of tissues. This occurs both against parasites that cause chronic inflammation, such as Toxoplasma gondii, Teniae solium and Schistosoma mansoni, and about acute inflammation caused by Trypanosoma brucei and parasites of the genus Plasmodium. In the latter case, as observed in a study concerning the modification of the microbiome in female mice C57BL/6 infected by intraperitoneal injection with PbA, there are three bacterial genera most affected by the infection. Bacteria of the genus Akkermansia, having an anti-inflammatory action, are in fact found in greater quantities in the flora of infected animals than in the controls. The same was true for the genus Alistipes, which may have contributed to the development of excessive inflammatory reactions characterizing cerebral malaria. The behavior of bacteria belonging to the genus Alloprevetella was different, which had an initial proliferation, but followed by a large reduction in relative abundance. In addition to the processes of inflammation, the immune response to pathogens other than parasites is also strongly influenced by the microbial composition of the microbiota. This could in fact be one of the causes behind the different response to vaccination both between individuals of different ages, and between inhabitants of different geographical areas. It is in fact certain that, during the first periods of life as well as in older individuals, the microbiota is present within the host organism in smaller quantities and with a reduced biodiversity. Moreover, also numerous environmental and external causes such as nutrition, affect the composition of the intestinal flora contributing to make extremely diverse species of microorganisms that can be found between the various geographical areas of the planet. This great difference between microbiotic compositions could be the basis of the different efficacy of many vaccines. It is possible that, through various mechanisms, intestinal bacteria can increase the immune response to pathogenic antigens, thus becoming possible allies in the fight against numerous pathologies. It is therefore likely that, by intervening on the microbiome and stimulating the proliferation of the correct genera, the difference in the response to vaccination between the various continents can be reduced.
Il microbiota consiste nell’insieme di tutti i microorganismi che colonizzano un organismo pluricellulare, detto ospitante, mantenendo con esso una relazione simbiotica. Oltre alle numerose funzioni che questo svolge, negli ultimi anni è stata riscontrata una profonda relazione fra microbiota intestinale e sistema immunitario. Ad esempio, per mitigare la risposta infiammatoria derivante durante un’infezione parassitaria, si assiste alla proliferazione di alcuni generi batterici costituenti la flora intestinale. Al tempo stesso, la presenza del parassita va a modificare gli equlibri nel microbiota, e questo può comportare l’aumento dei generi aventi un’azione pro-infiammatoria, con un conseguente peggioramento della prognosi. Una risposta infiammatoria esagerata, se avviene in siti immunoprivelegiati come il cervello, può causare infatti gravi danni all’integrità e alla funzionalità dei tessuti. Questo avviene sia nei confronti di parassiti che causano infiammazioni croniche, come Toxoplasma gondii, Teniae solium e Schistosoma mansoni, sia per quanto riguarda le infiammazioni acute provocate da Trypanosoma brucei e parassiti del genere Plasmodium. In quest’ultimo caso in particolare, come osservato in uno studio riguardante la modificazione del microbioma in femmine di topo C57BL/6 infettate tramite iniezione intraperitoneale con PbA, sono tre i generi batterici maggiormente influenzati dall’infezione. I batteri del genere Akkermansia, aventi un’azione anti-infiammatoria, sono infatti ritrovati in maggiore quantità nella flora degli animali infetti rispetto ai controlli. Lo stesso è stato per il genere Alistipes, avente però un probabile contributo nello sviluppo delle reazioni infiammatorie eccessive caratterizzanti la malaria celebrale. Diverso è stato il comportamento dei batteri appartenenti al genere Alloprevetella, i quali hanno avuto un’iniziale proliferazione, seguita però da una grande riduzione nell’abbondanza relativa. Oltre ai processi di infiammazione, anche la risposta immunitaria nei confronti dei patogeni diversi dai parassiti risulta fortemente influenzata dalla composizione microbica del microbiota. Questa potrebbe infatti essere una delle cause alla base della diversa risposta alla vaccinazione sia fra individui di diversa età, sia fra abitanti di zone geografiche differenti. É infatti certo che, durante i primi periodi della vita così come negli individui più anziani, il microbiota sia presente all’interno dell’organismo ospitante in quantità minore e con una ridotta biodiversità. Inoltre, anche numerose cause ambientali ed esterne come l’alimentazione, influenzano la composizione della flora intestinale contribuendo a rendere estremamente diverse le specie di microorganismi ritrovabili fra le varie zone geografiche del pianeta. Questa grande differenza fra le composizioni microbiotiche potrebbe essere alla base della diversa efficacia di numerosi vaccini. É infatti possibile che, attraverso vari meccanismi, i batteri intestinali riescano ad aumentare la risposta immunitaria nei confronti degli antigeni patogeni, diventando quindi dei possibili alleati nella lotta a numerose patologie. É quindi probabile che, intervenendo sul microbioma e stimolando la proliferazione dei generi corretti, si possa ridurre la differenza nella risposta alla vaccinazione fra i vari continenti, che risulta al giorno d’oggi molto minore nei paesi del terzo mondo rispetto a quella riscontrata nei paesi più sviluppati.
Microbiota e sistema immunitario: come i microrganismi simbionti intestinali interagiscono con le infezioni parassitarie e la risposta alla vaccinazione
MANFREDI, PIETRO
2022/2023
Abstract
Il microbiota consiste nell’insieme di tutti i microorganismi che colonizzano un organismo pluricellulare, detto ospitante, mantenendo con esso una relazione simbiotica. Oltre alle numerose funzioni che questo svolge, negli ultimi anni è stata riscontrata una profonda relazione fra microbiota intestinale e sistema immunitario. Ad esempio, per mitigare la risposta infiammatoria derivante durante un’infezione parassitaria, si assiste alla proliferazione di alcuni generi batterici costituenti la flora intestinale. Al tempo stesso, la presenza del parassita va a modificare gli equlibri nel microbiota, e questo può comportare l’aumento dei generi aventi un’azione pro-infiammatoria, con un conseguente peggioramento della prognosi. Una risposta infiammatoria esagerata, se avviene in siti immunoprivelegiati come il cervello, può causare infatti gravi danni all’integrità e alla funzionalità dei tessuti. Questo avviene sia nei confronti di parassiti che causano infiammazioni croniche, come Toxoplasma gondii, Teniae solium e Schistosoma mansoni, sia per quanto riguarda le infiammazioni acute provocate da Trypanosoma brucei e parassiti del genere Plasmodium. In quest’ultimo caso in particolare, come osservato in uno studio riguardante la modificazione del microbioma in femmine di topo C57BL/6 infettate tramite iniezione intraperitoneale con PbA, sono tre i generi batterici maggiormente influenzati dall’infezione. I batteri del genere Akkermansia, aventi un’azione anti-infiammatoria, sono infatti ritrovati in maggiore quantità nella flora degli animali infetti rispetto ai controlli. Lo stesso è stato per il genere Alistipes, avente però un probabile contributo nello sviluppo delle reazioni infiammatorie eccessive caratterizzanti la malaria celebrale. Diverso è stato il comportamento dei batteri appartenenti al genere Alloprevetella, i quali hanno avuto un’iniziale proliferazione, seguita però da una grande riduzione nell’abbondanza relativa. Oltre ai processi di infiammazione, anche la risposta immunitaria nei confronti dei patogeni diversi dai parassiti risulta fortemente influenzata dalla composizione microbica del microbiota. Questa potrebbe infatti essere una delle cause alla base della diversa risposta alla vaccinazione sia fra individui di diversa età, sia fra abitanti di zone geografiche differenti. É infatti certo che, durante i primi periodi della vita così come negli individui più anziani, il microbiota sia presente all’interno dell’organismo ospitante in quantità minore e con una ridotta biodiversità. Inoltre, anche numerose cause ambientali ed esterne come l’alimentazione, influenzano la composizione della flora intestinale contribuendo a rendere estremamente diverse le specie di microorganismi ritrovabili fra le varie zone geografiche del pianeta. Questa grande differenza fra le composizioni microbiotiche potrebbe essere alla base della diversa efficacia di numerosi vaccini. É infatti possibile che, attraverso vari meccanismi, i batteri intestinali riescano ad aumentare la risposta immunitaria nei confronti degli antigeni patogeni, diventando quindi dei possibili alleati nella lotta a numerose patologie. É quindi probabile che, intervenendo sul microbioma e stimolando la proliferazione dei generi corretti, si possa ridurre la differenza nella risposta alla vaccinazione fra i vari continenti, che risulta al giorno d’oggi molto minore nei paesi del terzo mondo rispetto a quella riscontrata nei paesi più sviluppati.I documenti in UNITESI sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/20.500.14240/152259