Antibiotici-Immagine Credit Public Domain-
Il microbioma intestinale di ogni persona contiene una specifica comunità di microrganismi che normalmente rimane stabile per anni. Tuttavia, può essere sbilanciato da fattori come cambiamenti nella dieta, infezioni o farmaci. Gli antibiotici in particolare hanno una forte influenza sul microbioma. In risposta, i microrganismi impiegano vari meccanismi di resistenza, con singole popolazioni batteriche che si evolvono attraverso la selezione di varianti resistenti agli antibiotici. Tuttavia, l’estensione e i meccanismi di questi processi e il loro impatto sull’ecologia della comunità microbica sono poco conosciuti.
In uno studio metagenomico completo, gli scienziati del German Center for Infection Research o DZIF, Prof. Bärbel Stecher e Prof. Alice McHardy insieme a un gruppo di ricerca internazionale, hanno studiato l’evoluzione dei batteri intestinali esposti a ripetute interruzioni da parte degli antibiotici. A tale scopo, hanno utilizzato un modello di topo gnotobiotico, ovvero topi mantenuti privi di germi e stabilmente colonizzati da un noto consorzio di batteri. Questo modello consente studi evolutivi dei singoli membri della comunità nell’ospite naturale in condizioni ben definite e controllabili. I ricercatori hanno quindi analizzato gli effetti di diverse classi di antibiotici sul microbioma per un periodo di 80 giorni. Utilizzando analisi metagenomiche, hanno seguito la selezione di presunte mutazioni che promuovono la resistenza agli antibiotici nelle popolazioni batteriche. “Siamo stati in grado di monitorare come la terapia antibiotica ripetuta porti alla selezione di batteri commensali resistenti agli antibiotici, che dopo un po’ aumentano la resilienza della comunità microbica a determinati antibiotici come le tetracicline. Oltre all’adattamento del microbioma attraverso l’evoluzione dei singoli microrganismi, abbiamo anche trovato prove dello sviluppo di resistenza dei singoli batteri attraverso il rallentamento della crescita cellulare. Il microbioma si adatta al trattamento, per così dire, ed è in grado di resistere meglio”, spiega Bärbel Stecher, Coordinatore, Infezioni gastrointestinali, Centro tedesco per la ricerca sulle infezioni.
Inoltre, il team di ricerca ha osservato un’induzione di profagi innescata dal trattamento con alcuni antibiotici. In questo processo, i batteriofagi lisogeni, i cui genomi sono integrati nei genomi batterici, vengono attivati, dopodiché proliferano e lisano le cellule ospiti al rilascio di nuove particelle virali. “Questo è un esempio di come gli antibiotici possono anche influenzare indirettamente la sopravvivenza batterica“, afferma il Dott. Philipp Münch, primo autore dello studio.
Nel complesso, lo studio mostra un’immensa diversità nella risposta del microbioma ai trattamenti antibiotici. Ciò include, ad esempio, effetti ecologici come l’inibizione di un microrganismo mediante l’eliminazione di un importante batterio “partner” nella rete metabolica dell’ecosistema intestinale.
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“A causa di questa elevata complessità delle risposte dirette e indirette, è difficile prevedere quali specie saranno interessate dal trattamento con un antibiotico, anche nei modelli animali gnotobiotici con una comunità definita di microrganismi”, riassume la Prof.ssa Alice McHardy, vice coordinatrice di Bioinformatica e Machine Learning presso DZIF e capo del Dipartimento di biologia computazionale per la ricerca sulle infezioni presso il Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni, un’istituzione membro del DZIF.
Fonte:Cell Hoste&Microbe
