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. 

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Abstract presentati a congressi scientifici

• Activity of cell-free supernatants from probiotic Lactobacillus strains against Pseudomonas aeruginosa from cystic fibrosis patients. 50° Congresso Nazionale della Società Italiana di Microbiologia, Napoli 18-21 settembre 2022.
• Antibacterial and antibiofilm activity in artificial sputum medium of Lactobacilli against Pseudomonas aeruginosa strains isolated from cystic fibrosis patients. 50° Congresso Nazionale della Società Italiana di Microbiologia, Napoli 18-21 settembre 2022.
• In vitro anti-bacterial, anti-biofilm, and anti-adhesive effects of Lactobacillus strains on Pseudomonas aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients. EuroBiofilms 2022, Mallorca, Spain, 31st August to 3rd September 2022.
• Three-label host-cell adhesion assay to assess the exclusion effect exerted by Lactobacillus acidophilus on adhesion of Pseudomonas aeruginosa to A549 alveolar epithelial cells. 50° Congresso Nazionale della Società Italiana di Microbiologia, Napoli 18-21 settembre 2022.

Pubblicazioni

• Batoni, Giovanna et al. Lung-Directed Bacteriotherapy in Cystic Fibrosis: Could It Be an Option?, Antibiotics (Basel, Switzerland) vol. 11,3 326. 28 Feb. 2022
• Kaya, Esingül et al. Planktonic and Biofilm-Associated Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus epidermidis Elicit Differential Human Peripheral Blood Cell Responses, Microorganisms vol. 9,9 1846. 31 Aug. 2021