Diverse evidenze sperimentali suggeriscono l’utilità di somministrare probiotici per via orale nelle persone con fibrosi cistica (FC), sebbene questa misura richieda ancora una dimostrazione completa della sua efficacia clinica.
In questo progetto, i ricercatori sono partiti dall’ipotesi che la somministrazione di specifici tipi (o ceppi) di probiotici per via inalatoria possa avere un effetto benefico locale, direttamente nel sito dell’infezione polmonare. Ciò potrebbe aumentare l’efficacia dei probiotici nelle persone con FC, con l’obiettivo di sostituire o integrare le tradizionali terapie basate sugli antibiotici.
Sono stati presi in considerazione diversi tipi di probiotici appartenenti al genere Lactobacillus e già abilitati per l’uso negli esseri umani. Mediante modelli in vitro, è stata studiata la capacità di questi probiotici di: i) sopravvivere in condizioni sperimentali simili a quelle presenti nei polmoni di persone con FC; ii) contrastare la crescita di batteri patogeni isolati dall’espettorato di persone con FC e limitare la loro virulenza; iii) aderire e inibire l’adesione del batterio patogeno P. aeruginosa a cellule epiteliali polmonari umane; iv) esercitare un effetto antinfiammatorio sulle cellule di sangue periferico, che rappresentano i principali responsabili dell’infiammazione e del declino delle funzioni polmonari nelle persone con FC.
Da questa indagine è emerso che i probiotici L. rhamnosus e L. plantarum sono candidati promettenti per la loro capacità di sopravvivere in un ambiente simile a quello dei polmoni con FC. Inoltre, questi due tipi di probiotici sono in grado di competere con ceppi di P. aeruginosa sia quando il patogeno cresce libero in coltura (modalità di crescita planctonica) sia all’interno del biofilm batterico (una sorta pellicola con cui i batteri si proteggono dall’ambiente circostante). In particolare, è da sottolineare la capacità di L. plantarum di interferire con la presenza della spessa matrice che protegge P. aeruginosa nel biofilm, favorendo l’azione dell’antibiotico tobramicina.
Rispetto agli altri probiotici, L. acidophilus si è distinto per la maggiore capacità di aderire alle cellule epiteliali polmonari e ridurre l’adesione di P. aeruginosa alle stesse cellule. Inoltre, L. acidophilus ha anche ridotto il rilascio di citochine pro-infiammatorie, sostanze che vengono prodotte dalle cellule del sangue periferico quando sono stimolate con P. aeruginosa. Questo risultato suggerisce una possibile azione antinfiammatoria di L. acidophilus, che potrebbe rivelarsi utile nelle infezioni e infiammazioni polmonari croniche presenti in molte persone con FC.
In conclusione, il progetto ha identificato L. plantarum, L. rhamnosus e L. acidophilus come probiotici più interessanti da indirizzare verso studi futuri in modelli complessi in vitro e in modelli animali. Questi risultati gettano le basi razionali per il futuro impiego clinico di questi probiotici.
Several experimental evidences support the oral administration of probiotics in CF patients, although this measure still requires full demonstration of its clinical efficacy. In our project, we hypothesized that the administration of selected probiotic strains via aerosol could exert a local beneficial effect, directly at the site of lung infections, increasing the effectiveness of probiotics in CF, as a replacement or complementary measure to the use of antibiotics. Strains of probiotics belonging to the Lactobacillus genus and approved for human use, have been evaluated in in vitro models for their ability to: i) survive in experimental conditions mimicking CF lung; ii) counteract the growth of pathogenic bacteria isolated from CF lung and limit their virulence; iii) adhere and inhibit the adhesion of P. aeruginosa to human lung epithelial cells; iv) exert an anti-inflammatory effect on peripheral blood cells which are the main mediators of inflammation and decline of pulmonary functions in CF. The screening showed that L. rhamnosus and L. plantarum are promising candidates to survive in the CF lung environment and to compete with P. aeruginosa strains in both planktonic and biofilm mode of growth. L. plantarum, in particular, has shown an interesting ability to interfere with the presence of the thick matrix that protects P. aeruginosa in the biofilm, enhancing the activity of the antibiotic tobramycin against the bacterium. L. acidophilus showed the greatest adhesive properties to lung epithelial cells and the ability to reduce the adhesion of P. aeruginosa to the same cells. L. acidophilus also reduced the release of pro-inflammatory cytokines by P. aeruginosa-stimulated peripheral blood cells, suggesting an anti-inflammatory potential of such strain. Overall, the project identified L. plantarum, L. rhamnosus and L. acidophilus as interesting candidates for an aerosol administration in CF. Future studies in relevant in vitro and animal models will help to lay rational foundations for their future use in the clinic.
Abstract presentati a congressi scientifici
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