Microbioma-Immagine Credit Public Domain-
L’intestino umano ospita centinaia di specie batteriche diverse conosciute collettivamente come microbioma intestinale. Un importante vantaggio per la salute che queste specie batteriche forniscono è quello di proteggere l’intestino dagli agenti patogeni invasori (microrganismi che causano malattie) che potrebbero causare infezioni dannose. Ma fino ad ora non è stato chiaro come si realizzi questo effetto protettivo e se alcune specie batteriche abbiano un ruolo più importante di altre.
Per indagare su questo, i ricercatori dell’Università di Oxford hanno testato 100 diversi ceppi di batteri intestinali individualmente e in combinazione per verificare la loro capacità di limitare la crescita di due batteri patogeni dannosi: Klebsiella pneumoniae e Salmonella enterica. I singoli batteri intestinali hanno mostrato una capacità molto scarsa di limitare la diffusione di entrambi gli agenti patogeni. Ma quando comunità fino a 50 specie venivano coltivate insieme, gli agenti patogeni crescevano fino a 1000 volte in modo meno efficace rispetto a quando venivano coltivati con qualsiasi singola specie. Questo ‘effetto di protezione della comunità’ è stato osservato indipendentemente dal fatto che i batteri fossero coltivati insieme in fiale o in contenitori ‘privi di germi’. “Questi risultati dimostrano chiaramente che la resistenza alla colonizzazione è una proprietà collettiva delle comunità del microbioma; in altre parole, un singolo ceppo è protettivo solo se combinato con altri”, dice Kevin Foster, Professore, Dipartimenti di Biologia e Biochimica, Università di Oxford e autore dello studio.
Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che i membri delle comunità batteriche – e non solo la diversità complessiva – hanno un effetto fondamentale sul livello di protezione. Alcune specie si sono rivelate essenziali per la protezione a livello comunitario, anche se queste specie da sole offrivano poca protezione.
I ricercatori hanno dimostrato che le comunità batteriche protettive bloccano la crescita dei patogeni consumando le sostanze nutritive di cui il patogeno ha bisogno. Valutando i genomi delle diverse specie batteriche, i ricercatori hanno scoperto che le comunità più protettive erano composte da specie con composizioni proteiche molto simili alle specie patogene. Hanno inoltre utilizzato il profilo metabolico per dimostrare che le specie protettive avevano richieste di fonti di carbonio simili a quelle dei patogeni.
L’autrice Frances Spragge (Dipartimenti di biologia e biochimica, Università di Oxford) ha aggiunto: “Fondamentalmente, sebbene una maggiore diversità del microbioma aumenti la probabilità di protezione contro questi agenti patogeni, la sovrapposizione nei profili di utilizzo dei nutrienti tra la comunità e l’agente patogeno è fondamentale”. Alcune specie che hanno un ruolo cruciale nella protezione della comunità mostrano un alto grado di sovrapposizione metabolica con l’agente patogeno e quindi richieste di nutrienti simili.
I ricercatori hanno utilizzato questo principio di blocco dei nutrienti per prevedere le comunità di batteri che avrebbero offerto una protezione debole e forte contro un diverso agente patogeno: un E. coli. Quando testate sperimentalmente, le comunità che avevano la più alta quantità di nutrienti si sovrapponevano con E. coli sono stati fino a 100 volte più efficaci nel ridurre l’abbondanza dell’agente patogeno rispetto a quanto previsto dalle comunità per fornire una protezione debole.
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Secondo i ricercatori, queste nuove conoscenze potrebbero essere sviluppate in nuove strategie per combattere i patogeni intestinali dannosi attraverso l’ottimizzazione delle comunità del microbioma intestinale. Potrebbero anche spiegare perché gli individui possono diventare più sensibili a specie come K. pneumoniae dopo aver assunto trattamenti antibiotici che possono ridurre la diversità delle specie del microbioma intestinale.
L’autore Dr Erik Bakkeren (Dipartimenti di Biologia e Biochimica, Università di Oxford) ha aggiunto: “Il nostro lavoro supporta l’ipotesi generale che un microbioma più diversificato possa portare benefici per la salute“. Ciò promette di ottimizzare la composizione dei microbiomi per proteggersi dalle specie batteriche dannose per la salute.
Fonte:Science
