Organoidi intestinali umani come modello per indagare l'effetto tossico del glifosato ed il potenziale di mitigazione da parte dei probiotici

Various environmental factors, such as chemical agents, toxins, and microbial pathogens, can impair the functionality and integrity of the intestinal barrier, disrupting gastrointestinal homeostasis and promoting the onset of inflammation or dysbiosis. In this study, glyphosate (GLY), one of the most widely used herbicides worldwide and a potential endocrine disruptor, was employed as a chemical factor, while lipopolysaccharide (LPS), a structural component of Gram-negative bacteria and a well-known mediator of the intestinal inflammatory response, was used as a model of bacterial infection. Both represent experimental agents capable of inducing alterations in the human intestinal epithelium. Despite their widespread occurrence, the direct effects of GLY and LPS on the human intestinal epithelium are still poorly characterized using advanced three-dimensional models, such as human intestinal organoids, which reproduce the structural organization and major functions of the intestinal epithelium. The hypothesis of this study is that exposure to GLY or LPS induces morphometric and functional alterations of the intestinal barrier and that the use of probiotics may exert a mitigating effect. Initially, human intestinal organoids were exposed to increasing concentrations of the probiotic formulation in order to select a suitable concentration for subsequent analyses. In parallel, a selection of the GLY concentration was performed, identifying a dose capable of inducing toxic effects on the intestinal epithelium. At the selected concentration, GLY induced alterations in cell proliferation and epigenetic modifications (H3K9ac), as well as a slight increase in barrier permeability; this effect was mitigated by co-treatment with the probiotic. Treatment with a dose of LPS known to be harmful to the intestinal epithelium caused a reduction in the area of the intestinal organoids, which was also mitigated by co-treatment with the probiotic. Overall, these results confirm the relevance of human intestinal organoids as an experimental model to study the impact of environmental and microbial factors on the intestinal epithelium and suggest a potential mitigating effect of probiotics.

Diversi fattori ambientali, quali agenti chimici, tossine e patogeni microbici, possono compromettere la funzionalità e l’integrità della barriera intestinale, alterando l’omeostasi del tratto gastrointestinale e favorendo l’insorgenza di infiammazione o disbiosi. In questo studio, il glifosato (GLY), uno degli erbicidi più utilizzati a livello globale e potenziale interferente endocrino, è stato impiegato come fattore chimico, mentre il lipopolisaccaride (LPS), componente strutturale dei batteri Gram-negativi e noto mediatore della risposta infiammatoria intestinale, è stato utilizzato come modello di infezione batterica. Entrambi rappresentano agenti sperimentali in grado di indurre alterazioni nell’epitelio intestinale umano. Nonostante la loro ampia diffusione, gli effetti diretti di GLY e LPS sull’epitelio intestinale umano sono ancora poco caratterizzati mediante modelli tridimensionali avanzati, quali gli organoidi intestinali umani, che riproducono l’organizzazione strutturale e le principali funzioni dell’epitelio intestinale. L’ipotesi di questo studio è che l’esposizione a GLY e LPS induca alterazioni morfometriche e funzionali della barriera intestinale e che l’impiego dei probiotici possa esercitare un effetto mitigante. Inizialmente, gli organoidi intestinali umani sono stati esposti a concentrazioni crescenti della formulazione probiotica al fine di selezionare una concentrazione idonea per le successive analisi. In parallelo, è stata effettuata una selezione della concentrazione di GLY, individuando una dose in grado di indurre effetti tossici sull’epitelio intestinale. Alla concentrazione selezionata, il GLY ha determinato alterazioni della proliferazione cellulare e delle modifiche epigenetiche (H3K9ac), così come un leggero aumento della permeabilità della barriera, essendo questo effetto mitigato dal co-trattamento con il probiotico. Il trattamento con una dose di LPS, nota come dannosa per l’epitelio intestinale, ha causato una riduzione dell’area degli organoidi intestinali che è stata mitigata dal co-trattamento con il probiotico. Nel complesso, questi risultati confermano la rilevanza degli organoidi intestinali umani come modello sperimentale per studiare l’impatto di fattori ambientali e microbici sull’epitelio intestinale e suggeriscono un potenziale effetto mitigante dei probiotici.