In tutto il mondo, più di un milione di morti si verificano ogni anno a causa di malattie diarroiche che portano a disidratazione e malnutrizione. Tuttavia, non esiste alcun vaccino per combattere o prevenire queste malattie, che sono causate da batteri come alcuni ceppi di Escherichia coli. Invece, le persone con infezioni batteriche devono fare affidamento sul fatto che il corpo prenda una delle due strategie di difesa: uccidere gli intrusi o danneggiare gli intrusi ma tenerli in giro. Se il corpo sceglie di indebolire i batteri, la malattia può manifestarsi senza la diarrea, ma l’infezione può ancora essere trasmessa, un processo chiamato trasporto asintomatico.
Ora, gli scienziati di Salk hanno scoperto che l’associazione di diete specifiche con batteri che causano malattie può creare un’immunità duratura nei topi senza i costi dello sviluppo della malattia, rivelando una nuova potenziale strategia di vaccinazione. I loro risultati, pubblicati in I progressi della scienza il 23 giugno 2023, aprire la strada allo sviluppo di nuovi vaccini che potrebbero promuovere l’immunità per le persone con malattie diarroiche e possibilmente altre infezioni.
“Abbiamo scoperto che l’immunizzazione contro le infezioni diarroiche è possibile se permettiamo ai batteri di mantenere parte del loro comportamento che causa la malattia”, afferma l’autrice senior, la professoressa Janelle Ayres, presidente del Salk Institute Legacy e capo del laboratorio di fisiologia molecolare e dei sistemi. “Questa intuizione potrebbe portare allo sviluppo di vaccini che potrebbero ridurre i sintomi e la mortalità, oltre a proteggere da future infezioni”.
Nel 2018, il laboratorio di Ayres ha esaminato come gli interventi dietetici possono creare un’infezione asintomatica, che Ayres chiama una relazione cooperativa tra batteri e ospite (la persona o l’animale che i batteri hanno infettato) in cui l’ospite non presenta alcun sintomo. Hanno scoperto che una dieta ricca di ferro ha permesso ai topi di sopravvivere a un’infezione batterica normalmente letale senza mai sviluppare segni di malattia o malattia. La dieta ricca di ferro aumentava lo zucchero non assorbito (glucosio) nell’intestino dei topi, di cui i batteri potevano nutrirsi. Lo zucchero in eccesso serviva da “bustarella” per i batteri, mantenendoli pieni e incentivati a non attaccare l’ospite.
Questo processo ha prodotto un’infezione asintomatica a lungo termine con i batteri, portando i ricercatori a credere che il sistema immunitario adattativo (cellule e proteine che “ricordano” le infezioni) possa essere coinvolto.
“Essere in grado di generare un’immunità duratura contro batteri come C. rodentium O Escherichia coli non è stato possibile utilizzando strategie di vaccinazione consolidate. Volevamo capire quale meccanismo sostenesse questa immunità duratura, in modo da poter utilizzare quel meccanismo per creare una soluzione di impatto a queste malattie diarroiche”, afferma il primo autore Grischa Chen, ex ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Ayres.
I ricercatori si sono mossi per capire come il corpo sopprime i sintomi dell’infezione, se l’infezione senza sintomi può creare un’immunità a lungo termine e se tale immunità è riproducibile come strategia di vaccinazione.
Il team ha confrontato i topi con diete ricche di ferro e normali dopo C. rodentium infezione per scoprire se la dieta ha influenzato l’infezione senza sintomi. Immediatamente dopo l’infezione, i topi alimentati con una dieta ricca di ferro non presentavano sintomi, mentre i topi alimentati con una dieta normale presentavano sintomi. Tutti i topi sono stati quindi sottoposti a una dieta normale per vedere se l’infezione asintomatica sarebbe durata.
I topi con un sistema immunitario adattivo non funzionante (il sistema immunitario che “ricorda” le precedenti infezioni), indipendentemente dal fatto che avessero mai seguito una dieta ricca di ferro, non potevano continuare a mantenere una relazione cooperativa con i batteri. Sebbene la dieta ricca di ferro sopprimesse i sintomi immediatamente dopo l’infezione, il sistema immunitario adattativo era necessario per una cooperazione duratura. È importante sottolineare che i topi con sistema immunitario adattivo funzionale presentavano la malattia senza alcun sintomo, con immunità duratura, come dimostrato dalla sopravvivenza alla reinfezione dopo un mese.
Ayres e il suo team hanno concluso che una dieta ricca di ferro da sola può impedire ai batteri di creare sintomi mortali nei topi durante l’infezione attiva. Ma è necessario un sistema immunitario adattivo funzionale per l’immunità contro future infezioni in assenza di integrazione alimentare.
Alcuni ceppi batterici, se sufficientemente mutati, non causano sintomi. Per verificare se tali batteri potessero produrre un’immunità duratura, il team ha ripetuto il loro esperimento di dieta a base di ferro rispetto a una dieta normale nei topi, ma questa volta utilizzando batteri che potrebbero causare malattie e batteri che non potrebbero causare malattie. Hanno scoperto che solo i topi che hanno ricevuto batteri non mutati che causano malattie erano in grado di supportare l’immunità dopo la reinfezione.
Gli scienziati osservano che le persone non dovrebbero consumare grandi quantità di ferro dopo aver letto questo studio. I loro risultati sono preliminari e dovranno essere confermati nei soggetti umani.
I ricercatori sperano che le loro intuizioni forniscano una base per la ricerca futura sugli esseri umani e la creazione di un regime di vaccinazione che protegga e prevenga dalle malattie diarroiche.
Altri autori includono Natalia R. Thorup, Abigail J. Miller e Yao-Cheng Li di Salk.
Il lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health (DPI AI144249, R01AI4929), dalla NOMIS Foundation, da un DARPA Yong Faculty Award (YFA15 D15AP00097), da una Hillblom Foundation Fellowship Grant, dalla Chapman Foundation, dall’Helmsley Charitable Trust,
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