Il microbioma intestinale ha un ruolo fondamentale per la funzione immunitaria del fegato

Le cellule immunitarie presenti nel fegato non sono posizionate in modo casuale. Al contrario, la loro distribuzione spaziale è stabilita da segnali che arrivano dal microbioma intestinale: un meccanismo che ha una funzione fondamentale per evitare che microrganismi dannosi si diffondano nell’organismo.

Pubblicata su Nature, la scoperta è stata realizzata da un team internazionale guidato da studiosi del National Institute of Health (USA), che ha coinvolto anche l’Università di Bologna, con la ricercatrice Claudia Sala del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” e il professor Gastone Castellani del Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale.

Oltre a svolgere un ruolo determinante per la digestione e per la regolazione del metabolismo, il fegato ha anche una funzione essenziale di filtraggio del sangue. Trovandosi tra l’intestino e la circolazione sanguigna generale, ha il compito di purificare il sangue che proviene dalla digestione e che potrebbe contenere batteri o altri microrganismi potenzialmente dannosi.

Dall’intestino, il sangue viene infatti trasportato da una vena, chiamata “vena porta”, fino al fegato. Qui entra all’interno dei suoi lobuli e passa attraverso un reticolo di capillari dove viene filtrato da una complessa rete di cellule immunitarie. A questo punto, arriva poi nella vena centrale e può entrare così nel circolo sanguigno generale.

Ora gli studiosi hanno però scoperto che, a differenza di quanto si era ipotizzato fino ad oggi, l’efficacia di questo processo di filtraggio del sangue dipende dalla particolare distribuzione spaziale delle cellule immunitarie all’interno dei capillari del fegato. E questa distribuzione spaziale è regolata dal microbioma dell’intestino.

"Utilizzando avanzate tecniche sperimentali, siamo riusciti a mostrare non solo che fondamentali cellule immunitarie del fegato come quelle mieloidi e linfoidi si concentrano nella regione della vena porta, ma che questa loro localizzazione asimmetrica è regolata da segnali indotti dai batteri del microbiota intestinale", spiega Gastone Castellani. "Questi segnali vengono percepiti dalle cellule endoteliali che ricoprono la superficie interna dei capillari del fegato, e queste coordinano di conseguenza la distribuzione spaziale delle cellule immunitarie attraverso particolari proteine note come chemochine".

Gli esperimenti in vivo realizzati dagli studiosi hanno mostrato che questa polarizzazione spaziale delle cellule immunitarie è più efficace di una distribuzione uniforme nel proteggere contro la diffusione sistemica di batteri. Inoltre, per avere ulteriori conferme, il team di ricercatori ha sviluppato un modello fisico-matematico in grado di simulare il reticolo dei capillari del fegato e il moto dei batteri al loro interno.

"Questo strumento ci ha permesso di effettuare una serie di simulazioni in cui abbiamo variato la distribuzione spaziale delle cellule immunitarie all’interno della rete di capillari", spiega Claudia Sala. "E i risultati ottenuti hanno confermato che quando queste cellule si trovano concentrate nella regione periportale la capacità di cattura del sistema è massima, permettendo così di prevenire l’arrivo di batteri nella vena centrale".

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature con il titolo “Commensal-driven immune zonation of the liver promotes host defence”. Per l’Università di Bologna hanno partecipato Claudia Sala del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” e Gastone Castellani del Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale.