Un gruppo di batteri dell’intestino per proteggere contro la Salmonella, lo studio

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Un gruppo di batteri dell’intestino per proteggere contro la Salmonella, lo studio
Credit photo: Janice Haney Carr/Centers for Disease Control and Prevention

I ricercatori della Stanford University School of Medicine hanno identificato una molecola che funge da protezione naturale contro uno dei patogeni intestinali più comuni.

Un sottoprodotto dei batteri intestinali protegge contro la Salmonella, la scoperta

Il propionato, un sottoprodotto del metabolismo da un gruppo di batteri chiamato Bacteroides, inibisce la crescita di Salmonella nel tratto intestinale dei topi. Questo è ciò che è emerso dai ricercatori del recente studio pubblicato sulla rivista Cell Host e Microbe. La scoperta può aiutare a spiegare perché alcune persone riescono meglio a combattere l’infezione da Salmonella e altri agenti patogeni intestinali e portare allo sviluppo di migliori strategie di trattamento.

I ricercatori hanno determinato che il propionato non innesca la risposta immunitaria per contrastare il patogeno. Invece la molecola prolunga il tempo necessario al patogeno per iniziare a dividersi aumentando la sua acidità interna.

Salmonella: quali sono le conseguenze per la salute? 

Le infezioni da Salmonella spesso causano diarrea, febbre e crampi addominali. La maggior parte delle persone guarisce entro quattro o sette giorni. Tuttavia la malattia può essere abbastanza grave da richiedere il ricovero ospedaliero per alcuni pazienti.

La maggior parte delle volte la Salmonella è causata da cibo contaminato.

Diverse risposte all’esposizione alle infezioni batteriche: lo studio per far luce sul fenomeno 

“Gli esseri umani differiscono nella loro risposta all’esposizione alle infezioni batteriche. Alcune persone vengono infettate e altre no, alcune si ammalano e altre rimangono in buona salute e alcune diffondono l’infezione mentre altre la cancellano“, ha detto Denise Monack, professore di microbiologia e immunologia e l’autore senior del giornale. “È stato un vero mistero capire perché esistono queste differenze tra le persone: la nostra scoperta potrebbe far luce su questo fenomeno“.

Le considerazioni: il microbiota intestinale può influenzare le risposte

Per anni, gli scienziati hanno utilizzato diversi ceppi di topi per determinare in che modo i vari geni potevano influenzare la suscettibilità alle infezioni da parte dei patogeni intestinali. Questa però è la prima volta che i ricercatori hanno osservato come la variabilità dei batteri intestinali in questi topi potrebbe contribuire alle loro differenti risposte ai patogeni.

“Il microbiota intestinale è un ecosistema incredibilmente complesso: trilioni di batteri, virus e funghi formano interazioni complesse con l’ospite e l’un l’altro in un ambiente densamente ricco ed eterogeneo“, ha detto Amanda Jacobson, autrice principale. “Per questo motivo è molto difficile identificare le molecole uniche di specifici batteri nell’intestino responsabili di caratteristiche specifiche come la resistenza agli agenti patogeni”.

Dai topi agli uomini

Gli scienziati hanno iniziato con un’osservazione che è stata riconosciuta sul campo per anni: due ceppi di topi ibridi ospitano diversi livelli di Salmonella nell’intestino dopo essere stati infettati dall’agente patogeno. “La sfida più grande è stata determinare perché questo stava accadendo“, ha detto Jacobson.

In primo luogo, hanno determinato che le differenze nella crescita della Salmonella potevano essere attribuite alla composizione naturale dei batteri negli intestini di ciascun ceppo di topi. Lo hanno fatto eseguendo trapianti fecali, che prevedevano la somministrazione di topi antibiotici per uccidere la loro solita composizione di batteri intestinali e quindi sostituire la comunità microbica con le feci di altri topi, alcuni dei quali erano resistenti alle infezioni da Salmonella. Quindi i ricercatori hanno determinato quali microbi erano responsabili di una maggiore resistenza alle infezioni da Salmonella utilizzando strumenti di apprendimento automatico per identificare quali gruppi di batteri erano differenti tra i ceppi.

La scoperta: il propionato nell’intestino protegge contro la Salmonella

Hanno identificato un gruppo specifico di batteri, i Bacteroides, che era più abbondante nei topi trapiantati con il microbiota protettivo contro la Salmonella. Questi producono acidi grassi a catena corta come formiato, acetato, butirrato e propionato durante il metabolismo, e i livelli di propionato erano tre volte superiori nei topi che erano protetti contro la crescita della Salmonella. Quindi i ricercatori hanno cercato di capire se il propionato proteggesse dalla Salmonella aumentando il sistema immunitario come fanno gli altri acidi grassi a catena corta.

Gli scienziati hanno esaminato il loro modello di Salmonella per il potenziale impatto del propionato sul sistema immunitario, ma hanno scoperto che la molecola ha un effetto più diretto sulla crescita di Salmonella. Propionato agisce sulla Salmonella diminuendo drasticamente il suo pH intracellulare e aumentando così il tempo necessario per il batterio ad iniziare divisione e crescita.

“Collettivamente, i nostri risultati dimostrano che quando le concentrazioni di propionato, che è prodotto da Bacteroides, sono elevate nell’intestino, la Salmonella non è in grado di aumentare il pH interno per agevolare le funzioni cellulari necessarie per la crescita”, ha detto Jacobson. “Bisogna ora capire quanto questo sia traducibile per gli umani.”

Come ridurre l’impatto della Salmonella nel futuro

“I prossimi passi [della ricerca] includeranno la determinazione della biologia di base della molecola propionato e il suo funzionamento a livello molecolare“, ha detto Jacobson. Inoltre i ricercatori lavoreranno per identificare ulteriori molecole composte da microbi intestinali che influenzano la capacità dei batteri patogeni come la Salmonella di infettare e “fiorire” nell’intestino. Stanno anche cercando di determinare in che modo varie diete influenzano la capacità di questi batteri patogeni di infettarsi e crescere nell’intestino e poi diffondersi nell’ambiente. “Questi risultati avranno un grande impatto sul controllo della trasmissione della malattia”, ha detto Monack.

I risultati potrebbero anche influenzare le strategie di trattamento

Trattare le infezioni da Salmonella a volte richiede l’uso di antibiotici, che possono peggiorare la malattia o l’avvelenamento da cibo, poiché uccidono anche i batteri “buoni” che mantengono sano l’intestino, secondo Monack. L’uso di propionato per trattare queste infezioni potrebbe superare questa limitazione. “Ridurre l’uso di antibiotici è un ulteriore vantaggio perché un uso eccessivo porta ad un aumento dell’incidenza di microbi resistenti agli antibiotici“, conclude Monack.

Fonti:
http://med.stanford.edu/news/all-news/2018/07/gut-bacteria-byproduct-protects-against-salmonella.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1931312818303718?via%3Dihub