I ricercatori della Oregon State University hanno fatto un importante passo avanti nella comprensione dei ruoli che i batteri intestinali svolgono nella salute umana.
L’apprendimento dei meccanismi con cui i microbi intestinali influenzano la salute dei loro ospiti apre la porta allo sviluppo di metodi e terapie diagnostiche migliori e più personalizzati.
La maggior parte degli studi finora si è concentrata su come la composizione del microbioma – cioè, quali organismi sono presenti e in che quantità – si associa alla salute in generale o a varie malattie.
La ricerca OSU guidata dal dottorando Courtney Armor fa un ulteriore passo avanti osservando non solo quali organismi sono nel microbioma, ma anche quali funzioni potrebbero svolgere.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su mSystems.
Armor, che lavora con il ricercatore di microbiologia e statistica Thomas Sharpton nel College of Science dell’OSU, ha analizzato i dati e le scoperte di otto diversi studi che comprendono sette diverse malattie in una meta-analisi metagenomica.
La metagenomica si riferisce allo studio di materiale genetico recuperato direttamente da campioni ambientali – in questo caso, campioni fecali umani – anziché da organismi coltivati in laboratorio. Una meta-analisi è una tecnica statistica per combinare dati provenienti da più studi.
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La meta-analisi eseguita da Armor, Sharpton e dai loro collaboratori ha coinvolto i dati metagenomici di quasi 2.000 campioni di feci raccolti per studi sul carcinoma del colon-retto, morbo di Crohn, cirrosi epatica, obesità, artrite reumatoide, diabete di tipo 2 e colite ulcerosa.
Il microbiota intestinale contiene più di 10 trilioni di cellule microbiche da circa 1.000 diverse specie batteriche. L’ecosistema microbico rimane in equilibrio attraverso la segnalazione cellula-cellula e il rilascio di peptidi antimicrobici che tengono sotto controllo determinati cladi batterici.
I microbi intestinali interagiscono anche con il loro ospite umano, a volte in modi che promuovono la salute, altre volte in modi che contribuiscono allo sviluppo della malattia. La disbiosi, o squilibrio, nel microbioma è comunemente associata ad effetti nocivi per la salute dell’ospite.
“Nel nostro studio, abbiamo osservato come la ricchezza, la composizione e la dispersione della famiglia delle proteine nel microbioma intestinali si correlano alle malattie”, ha affermato Sharpton.
Le proteine sono molecole grandi e complesse che svolgono la maggior parte del lavoro nelle cellule e sono necessarie per la struttura, la funzione e la regolazione di tessuti e organi.
“La nostra analisi della ricchezza della famiglia delle proteine ha mostrato che i pazienti con malattia di Crohn, obesità, diabete di tipo 2 o colite ulcerosa presentano un minor numero di famiglie di proteine rispetto alle rispettive popolazioni di controllo”, ha detto Sharpton. “D’altra parte, le persone con tumore del colon-retto avevano un numero maggiore di famiglie di proteine nel microbioma rispetto ai loro controlli”.
I ricercatori hanno anche esaminato la “beta-dispersione”, che misura la variazione compositiva del microbioma tra un gruppo di individui.
“Il lavoro precedente collegava la malattia ad un aumento della beta-dispersione tassonomica“, ha detto Sharpton. “Abbiamo esaminato se la beta-dispersione funzionale del microbioma intestinale è diversa tra le popolazioni sane e quelle malate e abbiamo visto un aumento della beta dispersione funzionale nei pazienti con tumore del colon-retto, morbo di Crohn e cirrosi epatica. Gli individui con obesità hanno mostrato una ridotta dispersione beta rispetto al loro controlli. La quantità di sovrapposizioni – funzioni associate a più malattie – è stata sorprendente”, ha detto Armor, che ha aggiunto che c’è molto altro da imparare.
“Abbiamo davvero bisogno di più dati”, ha detto. “E abbiamo bisogno di maggiori informazioni sugli argomenti trattati negli studi, su altre cose che potrebbero influenzare il microbioma, cose come la dieta e la geografia: abbiamo bisogno di più dati da diverse posizioni e popolazioni per tenere conto delle fonti di variazioni”.
“L’obiettivo a lungo termine”, ha affermato Sharpton, “è che i medici siano in grado di utilizzare le informazioni derivate dalla metagenomica per diagnosticare le malattie in particolare, più rapidamente e in modo meno invasivo”.
“Il nostro lavoro punta a informazioni codificate nel metagenoma che potrebbe essere usato per questo, ma ciò richiede più dati per rendere quelle diagnosi più robuste”, ha detto. “Stiamo cercando di districare causa ed effetto e di trovare i collegamenti tra il microbioma e la salute: la ricerca futura può sfruttare questa nuova conoscenza per testare le funzioni dei microbiomi nella presenza e gravità di varie malattie”.
Fonte, Oregon State University
