La ricerca clinica sulla relazione tra ritmo circadiano e microbiota intestinale nei pazienti con trauma cranico

I neuroscienziati stanno sondando le connessioni tra i microbi intestinali e lo sviluppo del cervello. L'impalcatura generale dell'asse del microbiota cervello-intestino-enterico comprende il sistema nervoso centrale (SNC), i sistemi neuroendocrino e neuroimmune, i bracci simpatico e parasimpatico del sistema nervoso autonomo (SNA), il sistema nervoso enterico (ENS) e ovviamente il microbiota intestinale. Questi componenti interagiscono per formare una complessa rete riflessa con fibre afferenti che proiettano a strutture integrative del SNC e proiezioni efferenti alla muscolatura liscia. Il microbiota intestinale regola l'omeostasi intestinale ed extraintestinale. Prove sempre più numerose suggeriscono che il microbiota intestinale può anche regolare la funzione e il comportamento del cervello. I risultati dei modelli animali indicano che i disturbi nella composizione e nella funzionalità di alcuni membri del microbiota sono associati a disturbi neurofisiologici, rafforzando l'idea di un asse microbiota-intestino-cervello e il ruolo del microbiota come "pacificatore" nella salute del cervello. Ora è chiaro che la comunicazione intestino-cervello è bidirezionale. Da un lato, i cambiamenti nella comunità microbica influenzano il comportamento. D'altra parte, le perturbazioni nel comportamento alterano la composizione del microbiota intestinale. Poiché i cambiamenti nella composizione del microbiota intestinale sono associati alle alterazioni comportamentali e cognitive, una comunità microbiota sana è essenziale per una normale regolazione dell'asse microbiota-intestino-cervello. Tra i potenziali fattori che regolano l'asse, i metaboliti microbici possono essere i principali mediatori.

Sette milioni di lesioni cerebrali traumatiche (TBI) si verificano ogni anno in molti paesi. Una delle sequele più comuni nei pazienti esposti a trauma cranico è l'interruzione del sonno, che è particolarmente comune dopo un trauma cranico lieve. E un altro è il disturbo della funzione intestinale.

Il sonno è governato dall'intricata interazione tra l'omeostasi della veglia del sonno e i ritmi circadiani nel corpo. Questi ritmi sono ampiamente controllati dal nucleo soprachiasmatico (SCN) dell'ipotalamo anteriore. I geni dell'orologio formano il meccanismo molecolare di questo sistema circadiano, operando tramite circuiti di feedback autoregolatori.

Tra i tessuti periferici dei vertebrati che esprimono ritmi circadiani c'è il sistema gastrointestinale, che mostra ritmi circadiani nell'espressione genica (compresi i geni dell'orologio), motilità e secrezione in vivo e in vitro. Questi ritmi dipendono da un orologio molecolare brevettato e sono anche coordinati dall'input SCN attraverso il sistema nervoso simpatico.

Il ruolo emergente del microbioma intestinale come importante modulatore della funzione gastrointestinale ha recentemente incluso il ruolo dei ritmi circadiani. Studi recenti hanno suggerito che la segnalazione microbica svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento omeostatico della funzione intestinale insieme al meccanismo circadiano dell'ospite.