Le convulsioni febbrili (FSs) rappresentano gli eventi neurologici più comuni associati alle crisi epilettiche nella prima infanzia, interessando circa il 2-5% dei bambini di età inferiore ai 5 anni. La maggior parte delle convulsioni febbrili sono autolimitanti e benigne. Tuttavia, episodi prolungati, focali o ricorrenti possono indicare un rischio maggiore di epilessia successiva e di altri esiti neurologici avversi.
Le prove attuali indicano che la patogenesi delle convulsioni febbrili è multifattoriale e coinvolge la suscettibilità genetica, alterazioni della neurotrasmissione inibitoria, disfunzioni correlate ai recettori e ai canali ionici e la segnalazione infiammatoria.
Asse intestino-cervello e convulsioni febbrili
L’asse intestino-cervello è un importante regolatore della salute e della fisiopatologia delle malattie neurologiche. Attraverso vie neurali, endocrine, immunitarie e infiammatorie, il microbiota intestinale può infatti influenzare la funzione del sistema nervoso centrale e l’eccitabilità neuronale. I metaboliti derivati dall’intestino, quali i composti neuroattivi e gli intermedi correlati agli amminoacidi, possono influenzare la neurotrasmissione, l’integrità della barriera emato-encefalica e le risposte neuroinfiammatorie.
Prove crescenti supportano il coinvolgimento del microbiota intestinale in una serie di disturbi neurologici e neuropsichiatrici, tra cui la schizofrenia e il disturbo dello spettro autistico. Ricerche recenti suggeriscono che le comunità microbiche intestinali possano presentare alterazioni nei bambini con convulsioni febbrili (FSs) rispetto ai controlli sani.
La metabolomica rappresenta un approccio potente per identificare le alterazioni biochimiche associate alla malattia e i potenziali biomarcatori. Di particolare interesse sono gli amminoacidi, non solo come substrati per la sintesi proteica, ma anche in qualità di precursori di neurotrasmettitori e metaboliti coinvolti nella regolazione immunitaria. Le perturbazioni nel metabolismo degli amminoacidi, comprese le alterazioni nelle vie metaboliche correlate a glutammina, glutammato, triptofano, chinurenina e GABA, possono influenzare l’eccitabilità neuronale e l’equilibrio tra neurotrasmissione eccitatoria e inibitoria.
Studi scientifici riportano che i bambini con convulsioni febbril possono presentare livelli anomali di diversi amminoacidi e metaboliti correlati, tra cui fenilalanina, treonina, triptofano e lisina. In aggiunta, il microbiota intestinale può modulare la disponibilità e il metabolismo di composti neuroattivi, ad esempio del GABA, supportando ulteriormente l’ipotesi di un legame meccanicistico tra disbiosi microbica e suscettibilità alle convulsioni.
Disregolazione dell’asse intestino-cervello e firme metaboliche specifiche del fenotipo
Sebbene prove crescenti suggeriscano che la disregolazione dell’asse intestino-cervello contribuisca alla suscettibilità alle convulsioni, non è ancora chiaro se i disturbi metabolici associati al microbiota intestinale siano collegati ai fenotipi clinici, in particolare alle convulsioni febbrili semplici (SFS) e complesse (CFS).
Un’analisi multiomica integrata (“Integrated Multiomics Reveals Gut–Brain Axis Dysregulation and Phenotype-Specific Metabolic Signatures in Children with Febrile Seizures“), pubblicata su Biomedicines, combina la profilazione del microbiota intestinale, l’analisi degli amminoacidi sierici, la metabolomica fecale e la metabolomica del liquido cerebrospinale (CSF), con l’obiettivo di identificare le firme metaboliche correlate all’asse intestino-cervello associate alle convulsioni febbrili (FSs) nei bambini e di definire caratteristiche biologiche specifiche del fenotipo, con potenziale rilevanza meccanicistica e come biomarcatori.
I bambini con convulsioni febbrili (FSs) hanno mostrato una ridotta diversità microbica intestinale e una composizione microbica alterata, caratterizzata dall’arricchimento di Streptococcus, Enterococcus ed Escherichia-Shigella, insieme all’esaurimento di taxa benefici, tra cui Faecalibacterium, Lachnoclostridium e Parasutterella. La predizione funzionale basata sul profilo del microbiota ha indicato cambiamenti significativi nei pathway correlati agli amminoacidi, in particolare nel metabolismo dell’arginina e della prolina, nel metabolismo degli amminoacidi e nel metabolismo del glutatione.
La valutazione di un sottogruppo di campioni sierici ha mostrato livelli elevati di fenilalanina, chinurenina e acido γ-amminobutirrico, insieme a livelli ridotti di triptofano, treonina, lisina, glutammina, taurina, citrullina, 3-metilistidina, acido α-amminobutirrico, idrossiprolina e fosfoetanolamina. L’analisi di correlazione ha identificato Lachnoclostridium e Parasutterella come taxa chiave associati a metaboliti neuroattivi.
La metabolomica fecale ha rivelato che sia i campioni con convulsioni febbrili semplici (SFS) che complesse (CFS) presentavano una significativa divergenza metabolica rispetto ai controlli, con la biosintesi dell’arginina che emergeva come una via metabolica alterata condivisa e la L-arginina ridotta in entrambi i fenotipi. In particolare, la metabolomica del liquido cerebrospinale ha dimostrato una chiara distinzione del profilo metabolico tra convulsioni febbrili complesse (CFS) e semplici (SFS), indicando firme metaboliche centrali specifiche per il fenotipo.
Un quadro multiomico per biomarcatori e bersagli terapeutici
Le convulsioni febbrili (FSs) sono connesse alla disbiosi del microbiota intestinale, al rimodellamento sistemico degli amminoacidi e alla stratificazione metabolica associata al fenotipo. Il metabolismo dell’arginina potrebbe rappresentare un hub meccanicistico condiviso tra i fenotipi di convulsioni febbrili (FSs), mentre la divergenza metabolica centrale potrebbe contribuire alla distinzione biologica tra semplici (SFS) e complesse (CFS). I risultati ottenuti forniscono un quadro multiomico per comprendere la patogenesi delle convulsioni febbrili (FSs) nei bambini e per identificare potenziali biomarcatori e possibili bersagli terapeutici.
Fonte:
- Zhang X, Ma L, Wen Y et al. Integrated Multiomics Reveals Gut–Brain Axis Dysregulation and Phenotype-Specific Metabolic Signatures in Children with Febrile Seizures. Biomedicines. 2026; 14(7):1568.
