Asse intestino-cervello, il ruolo del microbiota in cefalee e Parkinson

Nella panoramica dei più recenti studi sui rapporti tra microbiota intestinale e cervello, un capitolo nuovo e di sicuro interesse riguarda le cefalee.

Ceppi batterici e mal di testa

Uno studio pubblicato quest’estate sulla rivista Nature dai ricercatori americani delle Università Brandeis del Massachusetts e Cornell di New York ha fornito un razionale a molte ricerche precedenti indicando che nel processo che può originare la cefalea sono implicati i batteri Caenorhabditis elegans (1).

Questi ceppi producono tiramina, sostanza notoriamente pro-cefalalgica, che peraltro poi convertono in octopamina tramite l’enzima tirosina-decarbossilasi (2). L’octopamina è a sua volta implicata nell’avversione per gli odori tipica dell’emicrania (osmofobia emicranica) a causa di un’iperattivazione dei recettori OCTR-1 posti sui neuroni ASH deputati alla percezione delle sostanze volatili e solubili (3).

Lo studio di questi complicati rapporti fra neurotrasmettitori su modelli animali sta fornendo altre importanti informazioni.

Il ruolo dell’octopamina

Una ricerca pubblicata su Genes, Brain and Behavior rivela come nel cervello delle api il rapporto fra tiramina e octopamina influenzi la scelta di questi insetti fra polline e nettare per la produzione del miele. L’attivazione dei neuroni octopaminergici, infatti, regola fra l’altro appetito e indirizza la scelta dei cibi, bilanciando l’azione dei neuroni dopaminergici, che invece spingono agli abusi alimentari e ad altri comportamenti di abuso.

In presenza di un eccesso di Caenorhabditis e dei loro commensali Providencia si determina un aumento dell’octopamina, che può sostituirsi alla noradrenalina regolatrice dell’appetito, causando cefalea, nausea, tachicardia e aritmie.

Falsi neurotrasmettitori

L’octopamina e sostanze analoghe come la sinefrina, hanno un ruolo fondamentale negli invertebrati, ma entrambe sembravano presenti solo in tracce negli animali superiori, tant’è che hanno finito per essere chiamate falsi neurotrasmettitori o amine elusive, a sottolineare le difficoltà nell’identificarne natura e funzione.

Nel 2004 però i ricercatori diretti da Giovanni d’Andrea, direttore dal Centro Cefalee e Comorbidità del Dipartimento di Patologia Clinica dell’Ospedale Este-Monselice, hanno pubblicato su Neurology uno studio che ha dimostrato come non siano affatto falsi né elusivi e possano essere invece dosati nel plasma (4).

Amine in traccia

Oggi si parla di TAs, acronimo di trace amines cioè amine in traccia (ne sono ormai state individuate 9), tutte con un ruolo importante nella neurotrasmissione e nella neuromodulazione del sistema nervoso.

In uno studio appena pubblicato su Nature Scientific Report  D’Andrea indica come i livelli circolanti dell’octopamina e di altre 6 TAs possano fungere da biomarker per seguire la progressione della malattia di Parkinson. (5)

Microbiota e Parkinson

Le correlazioni fra microbiota e malattia di Parkinson sono state fra le prime a essere individuate: già nel 2004 Heiko Braak della Goethe University di Francoforte aveva scoperto che questa malattia è a partenza soprattutto intestinale dove si verifica la formazione di alfa-sinucleina, la proteina marker della malattia che, propagandosi dall’intestino alla corteccia cerebrale attraverso il nervo vago, converte con effetto domino le altre in microammassi disfunzionali (6).

L’anno scorso di è scoperto che la formazione di alfa-sinucleina è favorita dalla carenza di lactobacilli nel microbiota (7).

Nei parkinsoniani il microbiota è alterato

Uno grosso studio appena pubblicato su npj Parkinson’s Disease dai ricercatori dell’Università dell’Alabama diretti da Hayden Payani (8) ha confermato che il microbiota dei parkinsoniani è alterato e specifica 3 costanti caratteristiche: un eccesso di opportunisti patogeni, molti probiotici simbiotici che metabolizzano carboidrati e numerosi batteri produttori di acidi grassi a catena corta. Questi ultimi favoriscono una corretta architettura del sonno e infatti i frequenti disturbi morfeici dei pazienti parkinsoniani non riguardano questo aspetto della fase morfeica, bensì disturbi come OSA, gambe senza riposo, eccetera.

In generale nel microbiota di questi pazienti rispetto alla media i batteri Faecalibacterium, Roseburia e Prevotella sono ridotti, mentre Bifidobacterium e Lactobacillus risultano aumentati, anche se a parere degli autori parte di queste alterazioni è riconducibile alle terapie croniche cui i pazienti sono sottoposti.

Bibliografia

1)  O’Donnell M.P., Fox B.W., Chao PH. et al. A neurotransmitter produced by gut bacteria modulates host sensory behaviour. Nature 583, 415–420 (2020).

2) Wragg, R. T. et al. Tyramine and octopamine independently inhibit serotonin-stimulated aversive behaviors in Caenorhabditis elegans through two novel amine receptors. J. Neurosci. 27, 13402–13412, 2007.

3) D’Andrea G, et al. The role of  tyrosine metabolism in the pathogenesis of chronic migraine. Cephalalgia 2013; 33: 932–937.

4) G. D’andrea et al: Elevated levels of circulating trace  amines in primary headaches, Neurology 2004;62:1701–1705

5) G. D’andrea et al: Different Circulating Trace Amine Profiles in De Novo and Treated Parkinson’s Disease Patients, Scientific Reports.published online  16 April 2019.

6) Braak H, et al: Stages in the development of Parkinson’s disease-related pathology. Cell Tissue Res 2004;318:121–134.20

7) https://www.corriere.it/salute/neuroscienze/19_luglio_25/microbiota-diverso-malati-parkinson-bef68052-adf7-11e9-a1b8-dcb2a2e172a0.shtml

8) Wallen, Z.D., Appah, M., Dean, M.N. et al. Characterizing dysbiosis of gut microbiome in PD: evidence for overabundance of opportunistic pathogens. npj Parkinsons Dis. 6, 11 (2020).