Un probiotico vivo e inattivato con il calore protegge il cervello e la barriera ematoencefalica nei topi anziani

La barriera ematoencefalica (BBB) controlla rigorosamente ciò che raggiunge il tessuto cerebrale e si indebolisce con l'età, perché stress ossidativo, infiammazione e danni da glicazione compromettono le proteine delle giunzioni strette. I cambiamenti intestinali legati all'invecchiamento possono alimentare questo processo attraverso l'infiammazione sistemica. Non era chiaro se un probiotico potesse interrompere la catena che va dai microbi intestinali agli AGE, dalla perdita di integrità della BBB alla neuroinfiammazione: da qui questo studio sul ceppo Lactiplantibacillus plantarum HY7715, derivato dal kimchi.

Topi maschi C57BL/6J (7 settimane di età, 10 per gruppo) sono stati suddivisi in quattro gruppi: controllo normale, controllo con D-galattosio (150 mg/kg/giorno per via sottocutanea per 8 settimane), D-galattosio più HY7715 vivo e D-galattosio più HY7715 inattivato dal calore. Entrambe le preparazioni batteriche sono state somministrate per via orale a una dose equivalente a 1 × 10^9 CFU/kg/giorno. Sette topi per gruppo sono stati utilizzati per le analisi biochimiche, molecolari e di imaging, e tre per gruppo per il test di permeabilità con blu di Evans. I ricercatori hanno inoltre misurato l'espressione genica nella corteccia, nell'ippocampo e nel colon, e sequenziato l'rRNA 16S fecale.

Il D-galattosio ha aumentato gli AGE sierici da 5,26 a 17,33 μg/mL. HY7715 vivo e inattivato li ha riportati a 6,71 e 6,12 μg/mL (p<0,001). La fuoriuscita di blu di Evans nel cervello è salita da 0,05 a 0,39 OD/g con il D-galattosio, per poi scendere a 0,08 e 0,07 OD/g con il trattamento (p<0,001). La colorazione corticale per claudina-5 è diminuita dall'1,75% all'1,03% dell'area ed è risalita all'1,70% (vivo) e al 2,06% (inattivato). Anche l'mRNA di Cldn5, Tjp1 e Ocln è stato ripristinato.

Nella regione CA1 dell'ippocampo, la microglia positiva a Iba1 è aumentata da 105 a 149 cellule/mm² ed è tornata a circa 110 e 105 con il trattamento. L'mRNA ippocampale di IL-1β è aumentato di 53 volte e quello di IL-6 di 23 volte con il D-galattosio. I gruppi trattati hanno mostrato IL-1β a 3,25 e 2,62 volte e IL-6 a 2,55 e 3,09 volte (p<0,001). I marcatori di senescenza p53 e p21 sono diminuiti (p21 da 2,17 a 1,31 e 1,21 volte). I geni antiossidanti (Gpx1, Gpx2, Sod1, Sod2) sono stati ripristinati, e Bax è sceso da 1,85 a circa 1,15 volte mentre Bcl-2 è aumentato.

Nel colon, i geni delle giunzioni strette Tjp1 e Ocln si sono ripresi, mentre Cldn2, associato alla permeabilità, è sceso da 1,66 a circa 1,24 volte. Anche TNF-α, IL-1β e IL-6 colonici sono diminuiti (p<0,001). La diversità alfa non differiva tra i gruppi. HY7715 vivo ha modificato in modo significativo la struttura della comunità microbica rispetto ai controlli con D-galattosio (UniFrac non ponderato p=0,023; ponderato p=0,010), mentre quello inattivato no. Entrambi i trattamenti hanno aumentato Bifidobacterium. HY7715 vivo ha ridotto Desulfovibrio e aumentato Bifidobacterium pseudolongum. Bifidobacterium era correlato negativamente con gli AGE sierici, mentre la fuoriuscita di blu di Evans era correlata positivamente con Desulfovibrio e negativamente con Akkermansia.

I risultati suggeriscono che i probiotici, anche non vitali, possano agire sull'asse intestino-AGE-BBB-cervello. Il fatto che i batteri inattivati dal calore abbiano funzionato quanto quelli vivi indica un ruolo di componenti batteriche piuttosto che della colonizzazione. Le cautele sono considerevoli: si tratta di un modello di invecchiamento indotto chimicamente, solo in topi maschi, senza test cognitivi, con letture prevalentemente basate sull'mRNA e dati sul microbiota di tipo correlazionale. Lo studio non dimostra che le modifiche intestinali causino i benefici osservati a livello cerebrale.