‘PROBIOTIC BACTERIA ADMINISTRATION AS AN IMMUNOMODULATORY APPROACH FOR FOOD ALLERGY TREATMENT: PRECLINICAL STUDIES IN MOUSE MODELS’

Studi clinici ed epidemiologici hanno messo in evidenza l’associazione tra l’aumentata prevalenza delle malattie allergiche nei Paesi occidentali e la ridotta esposizione ai germi e/o l’ alterazione delle comunità microbiche intestinali, il cui metabolismo e composizione risultano cruciali per lo sviluppo e il mantenimento delle funzioni immunitarie. Riportare all’equilibrio il microbioma intestinale potrebbe rappresentare una strategia preventiva e/o terapeutica per le allergie, in particolare quelle alimentari, per le quali non esistono ad oggi misure sicure ed efficaci in tal senso. Di qui, il razionale dell’utilizzo dei batteri probiotici, organismi vivi che conferiscono effetti benefici all’ospite (tra cui la loro attività immunomodulante) quando somministrati in concentrazioni adeguate. Poiché, nonostante i presupposti, gli studi clinici in pazienti allergici trattati con probiotici a fini di prevenzione e terapia hanno prodotto risultati controversi, studi in modelli animali di allergia possono fornire informazioni preziose per chiarire gli effetti e i meccanismi di azione dei batteri probiotici, non altrimenti reperibili negli studi su soggetti umani. Lo scopo del lavoro svolto durante i tre anni accademici del Corso di Dottorato in Scienze Immunologiche (XXV ciclo) nel laboratorio della Dr.ssa Gabriella Di Felice, presso l’Istituto Superiore di Sanità, è stato studiare il potenziale preventivo/terapeutico di una miscela probiotica (VSL#3) dapprima in vitro su cellule polarizzate e non del sistema immunitario innato e adattativo e in seguito in vivo su modelli murini di allergia alimentare ad allergeni clinicamente rilevanti: la tropomiosina di gambero e l’arachide. Infine, i meccanismi coinvolti nell’azione della preparazione VSL#3 sono stati studiati tramite esperimenti di blocco in vivo per capire il ruolo funzionale dei mediatori immunologici coinvolti negli effetti della miscela. La miscela probiotica, costituita da otto diversi ceppi di batteri probiotici, è stata dapprima saggiata in vitro per le sue potenziali proprietà immunomodulanti su cellule del sistema immune innato (cellule dendritiche derivate da precursori del midollo osseo murino, BMDC) e adattativo (splenociti isolati da milze di topi naive). La capacità della preparazione di modulare le funzioni di tali cellule e di indurre un ambiente tollerogenico in vivo, quando somministrata per via orale in condizioni di “steady-state” a topi naive, hanno spinto a studi successivi su risposte polarizzate Th2 sia in vitro che in vivo. Nel primo caso, splenociti isolati da topi sensibilizzati con la tropomiosina di gambero sono stati messi in coltura in presenza del VSL#3, ottenendo come risultato la soppressione della produzione di citochine Th2 da parte delle cellule spleniche e l’induzione del rilascio di IFN-γ e di IL-10. In vivo, la miscela è stata somministrata per via orale in topi allergici alla stessa tropomiosina mostrandosi efficace nel ridurre significativamente la sintomatologia indotta dal ‘challenge’ con l’allergene, la risposta anticorpale sistemica (diminuzione dei livelli di IgE ST-specifiche e aumento delle IgG2a ST-specifiche) e nel sopprimere la risposta Th2 a livello intestinale (digiuno). Tale soppressione si associa all’induzione di una risposta Th1 mista ad un profilo T regolatorio (con aumento dell’espressione di FOXP3 e dei livelli di IL-10 e TGF-β). Nel modello murino di allergia all’estratto di arachide sviluppato nel nostro laboratorio, la capacità dei probiotici di controllare l’infiammazione allergica Th2 a livello del digiuno, è stata esercitata tramite l’induzione di una risposta regolatoria caratterizzata da un aumento dei livelli di TGF-β nell’intestino, e dall’induzione di cellule T regolatorie (Treg) esprimenti FOXP3 e LAP nella mucosa intestinale. In tale modello, l’analisi è stata estesa a livello dei linfonodi mesenterici locali, in cui è stato rilevato l’instaurarsi di un ambiente tollerogenico e anti-infiammatorio in termini di un aumento di cellule dendritiche esprimenti CD103 (marker associato all’induzione di cellule Treg FOXP3+) e del rilascio di IL-10, ma anche di una diminuzione dei livelli di TNF-α e di IL-13. Successivi studi di blocco in vivo con anticorpo neutralizzante anti-TGF-β nel modello di allergia al’arachide hanno rivelato il ruolo chiave della citochina nel mediare l’azione del VSL#3 sulla soppressione della risposta Th2 a livello del digiuno, nell’induzione della risposta T regolatoria così come nella riduzione del processo infiammatorio al momento del ‘challenge’ con l’antigene (reclutamento di mastociti in situ). Quindi, il TGF-β indotto dal VSL#3 somministrato per via orale gioca un ruolo primario nella capacità del probiotico di modulare una risposta allergica Th2 associata ad anafilassi, determinando l’induzione/mantenimento di una popolazione T regolatoria. I risultati ottenuti in modelli murini di allergia alimentare a due allergeni rilevanti quali la tropomiosina di gambero e l’arachide rappresentano un’importante premessa per il successivo impiego di tale miscela probiotica come terapeutico nella popolazione allergica adulta per la quale non sono attualmente disponibili e validati trattamenti sicuri ed efficaci che agiscono sui meccanismi patogenetici.