Dott.ssa Chiara Bellocchi, Dott.  Lorenzo Beretta
UOC Medicina Interna Immunologia e Allergologia
Centro di riferimento per la diagnosi e la terapia della Sclerosi Sistemica ‘SclerodermaUnit’ 
Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano

Dott.ssa Chiara Bellocchi, Dott.  Lorenzo Beretta
UOC Medicina Interna Immunologia e Allergologia
Centro di riferimento per la diagnosi e la terapia della Sclerosi Sistemica ‘SclerodermaUnit’ 
Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico, Milano

Il coinvolgimento del tratto gastroenterico riguarda circa il 90% dei pazienti affetti da sclerosi sistemica (SSc) ed è spesso la conseguenza di una alterata motilità intestinale secondaria alla neuropatia, alla fibrosi e/o all’atrofia della muscolatura intestinale di questi pazienti. La dismotilità intestinale può determinare nella maggior parte dei casi, una sovra-crescita batterica con comparsa nel lungo termine di disbiosi. Le alterazioni della composizione del microbiota, cioè dell’insieme dei batteri che popolano l’intestino, possono determinare delle conseguenze sia dal punto di vista sintomatologico che dal punto di vista immunologico.

Una crescita anomala di germi patogeni può comportare sintomi quali meteorismo o diarrea sino ad arrivare a conseguenze più gravi come una ridotta capacità di assorbimento dei nutrienti.

Inoltre, diversi studi hanno evidenziato come il microbiota intestinale abbia un importante ruolo immunologico. Esso infatti interagendo con il sistema immunitario presente a livello locale intestinale, è in grado di mantenere la tolleranza immunologica e allo stesso tempo di esercitare funzioni antimicrobiche nei confronti di microbi patogeni per l’organismo. Alterazioni del microbiota possono comportare una stimolazione anomala dei linfociti T, delle plasmacellule e di svariate altre cellule del sistema immunitario, determinando uno stato generale pro-infiammatorio dell’intestino e dell’organismo intero.

Recentemente studi effettuati su piccoli numeri di pazienti affetti da sclerodermia mediante prelievo di campioni di lavaggio colico o di feci, hanno evidenziato delle differenze significative nella composizione del microbiota dei pazienti rispetto a quello dei soggetti sani. Tuttavia, una descrizione dettagliata del microbiota intestinale e delle sue conseguenze a livello immunologico e clinico in una popolazione più estesa di pazienti affetti da sclerosi sistemica è ancora necessaria.

Le recenti tecniche di “omica”, hanno rivoluzionato l’approccio allo studio del microbiota permettendo uno studio dettagliato di tutta la flora batterica intestinale al completo. Inoltre, i dati ottenuti possono essere oggi integrati con altre analisi di “omiche” come per esempio la metabolomica. In particolare, le analisi di metabolomica consentono di verificare l’insieme dei metaboliti circolanti e le possibili relazioni tra i metaboliti e il microbiota. 

In base a queste premesse abbiamo analizzato il microbiota e il metaboloma in 59 pazienti affetti da SSc (con forma diffusa cutanea e limitata cutanea) confrontandoli con 28 controlli sani. Tra i soggetti con SSc, dopo completamento del questionario UCLA GIT 2.0 per la valutazione della qualità della vita e della percezione dei sintomi gastroenterici, metà dei pazienti ha riportato sintomi compatibili con interessamento di malattia del tratto gastroenterico mentre l’altra metà non ha mostrato un coinvolgimento intestinale evidente.

Sono stati raccolti campioni di feci e di plasma; nessuno tra i soggetti partecipanti lo studio è stato trattato con antibiotici o probiotici nelle quattro settimane precedenti la raccolta così da non alterare la composizione del microbiota. I campioni fecali criopreservati a -20° sono stati poi analizzati presso il laboratorio di probiogenomica dell’Università di Parma secondo metodica standardizzata per determinare il profilo microbico 16S rRNA. I campioni plasmatici sono stati analizzati nell’ambito del progetto europeo PRECISESADS. I risultati ottenuti riguardo il microbiota e il metaboloma sono stati poi ottimizzati e correlati medianti analisi statistiche.

Dalle analisi effettuate è emerso che 9 gruppi microbici definiscono la diversità microbica dei pazienti SSc. Ulteriori analisi hanno mostrato tra questi batteri che alcuni di essi sono significativamente sovra-rappresentati e altri all’opposto sotto-espressi nei pazienti.

Il pattern metabolico caratteristico dei pazienti con SSc ha incluso 17 metaboliti. L’analisi di cross-correlazione tra i metaboliti e il microbiota intestinale ha mostrato una significatività tra membri del phylum dei Firmicutes e i metaboliti alpha-N-Phenylacetyl-L-glutamina e acido 2,4-dinitrobenzenesulfonico. Inoltre Desulfovibrio ha mostrato correlazione con i metaboliti alpha-N-Phenylacetyl-L-glutamina e acido 2,4-dinitrobenzenesulfonico.

Una discriminazione precisa tra i pazienti SSc con coinvolgimento intestinale e quelli senza coinvolgimento intestinale non è emersa dal punto di vista metabolico ma i pazienti con coinvolgimento intestinale di malattia hanno mostrato una ecologia microbica specifica con un ridotto numero e una ridotta distribuzione dei taxa batterici. Inoltre, il Desulfovibrio ha mostrato una associazione significativa con la presenza di un coinvolgimento intestinale di malattia.

In conclusione: il nostro studio ha mostrato che i pazienti con sclerosi sistemica sono caratterizzati da un profilo sia microbico che metabolico peculiare. Alterazioni a livello metabolico sono state osservate essere associate alla disbiosi intestinale, la quale potrebbe condurre ad una riduzione dei batteri commensali (“protettivi”) e ad un incremento delle specie batteriche nocive. 

L’attuazione di questa ricerca scientifica è stata possibile grazie ai fondi GILS ottenuti tramite partecipazione al bando di ricerca del 2014 promosso dal GILS.

L’articolo è stato pubblicato in lingua inglese sulla rivista Annals of the New York Academy of Sciences.

Bellocchi C, Fernández-Ochoa Á, Montanelli G, Vigone B, Santaniello A, Milani C, Quirantes-Piné R, Borrás-Linares I, Ventura M, Segura-Carrettero A, Alarcón-Riquelme ME, Beretta L. Microbial and metabolic multi-omic correlations in systemic sclerosis patients. Ann N Y Acad Sci. 2018 May 11. doi: 10.1111/nyas.13736. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 29749635

Legenda:

• SSc: Sclerosi sistemica
• UCLA GIT: questionario elaborato dall’Università della California, Los Angeles per valutare l’interessamento del tratto gastro-intestinale
• rRNA: RNA ribosomiale
• PRECISESADS: Molecular Reclassification to Find Clinically Useful Biomarkers for Systemic Autoimmune Diseases. Progetto Europeo.