Il corpo umano è colonizzato da una varietà di microrganismi diversi come batteri, lieviti e funghi. Tutti questi coabitanti microbici, noti come microbioma o microbiota, sono importanti per la nostra salute: ad esempio, il microbioma nell’intestino supporta la digestione e aiuta a rendere disponibili i nutrienti.
Un nuovo studio a tal proposito è stato pubblicato i loro risultati sulla rivista Cell Host & Microbe.
L’importanza del Microbioma
Sebbene alcuni gruppi di batteri dominino il microbioma intestinale umano , la composizione esatta varia da persona a persona. Ad esempio, i batteri della famiglia delle Prevotellaceae e del genere associato Segatella sono molto comuni, ma non si sa molto sulla loro biologia poiché sono difficili da isolare e coltivare.
Fanno parte del microbioma originale e si trovano in circa il 90% delle persone che vivono in regioni non industrializzate del mondo, come l’Amazzonia o parti dell’Africa. Al contrario, solo il 20-30% delle persone in Europa e negli Stati Uniti sono portatori di questi batteri.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Till Strowig, che dirige il dipartimento “Regolazione immunitaria microbica” presso il Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni (HZI) di Braunschweig, è recentemente riuscito a isolare ulteriori rappresentanti dei membri batterici Segatella.
“Con analisi genomiche ad alta risoluzione e ad alto rendimento, siamo stati in grado di dimostrare che il gruppo Segatella, insieme al noto rappresentante Segatella copri (precedentemente noto come Prevotella copri), è un complesso molto più grande di quanto fosse precedentemente noto, con cinque specie mai descritte prima”, spiega Strowig.
Con gli sforzi congiunti dell’Istituto Leibniz DSMZ-Collezione tedesca di microrganismi e colture cellulari GmbH e dell’Università di Trento (Italia), il gruppo di ricerca ha caratterizzato in modo completo queste specie per quanto riguarda la loro diversità genomica , le caratteristiche biologiche e i collegamenti con la salute umana.
“Le Segatella sono specializzate nella degradazione delle fibre alimentari. Tuttavia, non è ancora noto se e in che modo apportano benefici alla nostra salute”, afferma Strowig.
Il fatto che si presentino molto meno frequentemente nel microbioma delle persone che vivono nel mondo occidentalizzato è probabilmente il risultato delle condizioni igieniche: “A causa della loro estrema specializzazione nell’uomo, questi batteri si acquisiscono principalmente attraverso il contatto interpersonale, non attraverso il cibo, e misure igieniche intensive possono spezzare queste catene naturali di colonizzazione.”
Insieme al team del Prof. Nicola Segata dell’Università di Trento, gli scienziati hanno utilizzato meta-analisi per costruire associazioni tra Segatella e alcune malattie, ma non sono state trovate associazioni. Hanno invece scoperto che la Segatella è più comune nei maschi ed è associata a uno stato positivo del sistema cardiovascolare.
In uno studio di follow-up, il gruppo di ricerca ha osservato un’elevata presenza di Segatella negli uomini tedeschi che avevano rapporti sessuali con uomini. Hanno utilizzato sia i dati sul microbioma che le informazioni raccolte tramite questionario dai partecipanti allo studio, che sono stati reclutati presso l’Ospedale universitario di Essen sotto la direzione del Dr. Jan Kehrmann.
Le segatella erano particolarmente comuni nel microbioma intestinale degli uomini che avevano rapporti sessuali con altri uomini e la loro presenza era anche associata a comportamenti sessuali.
“Circa il 70% degli uomini che hanno praticato rapporti sessuali con uomini presentavano più specie di Segatella nel loro microbioma intestinale, mentre questo si verifica solo in circa il 10% della popolazione occidentale totale. Questi uomini avevano quindi un microbioma molto simile a quello delle persone non -regioni industrializzate e differisce significativamente dal microbioma medio delle società industrializzate”, afferma Kehrmann, medico-scienziato presso la Facoltà di Medicina dell’Università di Duisburg-Essen.
I risultati sono stati ora pubblicati su Cell Reports Medicine .
L’analisi dei dati sui comportamenti sessuali ha rivelato che una maggiore diversità di Segatella era principalmente determinata da frequenti cambi di partner. È interessante notare che anche i rapporti anali non protetti e il sesso orale erano fattori significativi, anche se con un’influenza meno rimarcata. I dati analizzati sono stati raccolti nell’ambito di uno studio sull’HIV composto da uomini HIV positivi e HIV negativi. I soggetti di entrambi i gruppi erano divisi in uomini che praticavano sesso con uomini e quelli che non lo facevano. Non è stato osservato alcun effetto dell’infezione da HIV sulla diversità delle specie Segatella nell’intestino.
“Noi ipotizziamo che l’influenza dei comportamenti sessuali nel microbioma intestinale umano potrebbe non essere specifica solo per gli uomini che hanno rapporti sessuali con altri uomini. Pertanto, abbiamo pianificato ulteriori studi sul microbioma nei diversi comportamenti sessuali nelle popolazioni di tutti i sessi”, afferma Till Strowig. .
In molte malattie, come la malattia infiammatoria intestinale, il microbioma presenta una ridotta diversità di specie, motivo per cui un microbioma più diversificato è considerato positivo per la salute. “Dal punto di vista meccanico, la connessione tra la diversità microbica nell’intestino e un effetto positivo sulla salute non è ancora stata compresa”, afferma Strowig. “Tuttavia, i risultati del nostro studio fino ad oggi mostrano che esistono varie vie di trasmissione per le specie Segatella associate all’intestino che influenzano la diversità del mondo microbico”.
Uno studio rivela cambiamenti nel microbioma legati al disturbo dello spettro autistico
Il disturbo dello spettro autistico (ASD), una condizione dello sviluppo neurologico caratterizzata da ridotta comunicazione sociale e comportamenti ripetitivi, incuriosisce da tempo gli scienziati che cercano di svelarne i meccanismi sottostanti. I ricercatori della Facoltà di Medicina Azrieli dell’Università Bar-Ilan hanno ora identificato un potenziale legame tra ASD e la composizione del microbioma intestinale.
I ricercatori hanno analizzato la diversità del microbioma intestinale in una coorte israeliana di 96 individui con diagnosi di ASD e 42 individui neurotipici. I loro risultati, recentemente pubblicati sulla rivista npj Biofilms and Microbiomes , evidenziano differenze significative sia nella diversità alfa che beta negli individui con ASD e identificano tipi specifici di batteri che si trovano in maggiore abbondanza negli individui con autismo.
Le scoperte chiave includono un aumento inaspettato della diversità alfa, una misura della diversità microbica e un notevole aumento dell’abbondanza relativa del phylum Bacteriodetes e del genere Bacteroides negli individui con ASD. Tradizionalmente, la diminuzione della diversità alfa è stata associata a una salute compromessa in varie condizioni.
Tuttavia, la maggiore diversità alfa osservata nella coorte ASD mette in discussione le nozioni prevalenti, soprattutto considerando la sua potenziale connessione con le malattie neurologiche. I batterioidi, normalmente presenti nel microbioma intestinale umano, possono avere un impatto svantaggioso sulla salute se aumentati in abbondanza.
Per studiare le potenziali conseguenze funzionali di questi cambiamenti nel microbioma, i ricercatori hanno condotto esperimenti su topi neonati. I topi trattati con Bacteroides fragilis alla nascita hanno mostrato disfunzioni del comportamento sociale, aumento dei comportamenti ripetitivi e disregolazione dell’espressione genica.
“La nostra ricerca suggerisce che una sovrabbondanza di Bacteriodes, in particolare nei primi anni di vita, può avere conseguenze funzionali per gli individui con ASD. Ciò getta nuova luce sulla complessa interazione tra il microbioma e lo sviluppo neurologico negli individui con ASD”, ha affermato il ricercatore principale dello studio, il Prof. Evan Elliott, della Facoltà di Medicina Azrieli dell’Università Bar-Ilan. Lo studio è stato condotto in collaborazione con il Prof. Omry Koren, esperto di microbioma presso la Facoltà di Azrieli.
Curiosamente, questi effetti sono stati osservati principalmente nei topi maschi , mentre i topi femmine non mostravano deficit comportamentali, suggerendo che i maschi potrebbero essere più suscettibili ai fattori ambientali che contribuiscono all’ASD. La ricerca sottolinea l’importanza di ulteriori indagini sugli aspetti specifici del sesso dell’ASD e sul potenziale ruolo della composizione microbica.
Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre il laboratorio, offrendo potenziali strade per ulteriori esplorazioni sugli effetti a lungo termine degli interventi microbici durante le prime fasi dello sviluppo e le loro implicazioni per lo sviluppo del cervello.
Le variazioni del microbioma intestinale potrebbero predire il rischio di cancro del colon-retto
Una ricerca ha identificato variazioni significative nel microbioma intestinale di individui che hanno sviluppato lesioni precancerose del colon, suggerendo una potenziale connessione tra i batteri intestinali e l’insorgenza di lesioni e tumori del colon-retto. Questi risultati, presentati alla UEG Week 2023 , aprono nuove promettenti strade per migliorare l’individuazione e la prevenzione del cancro del colon-retto.
Lo studio prospettico su larga scala, che ha coinvolto 8.208 partecipanti, ha collegato i dati del progetto microbioma olandese con il database patologico nazionale olandese per identificare tutti i casi registrati di biopsie del colon negli ultimi cinquant’anni.
I ricercatori hanno analizzato la funzione e la composizione del microbioma intestinale di individui che hanno sviluppato lesioni precancerose del colon-retto prima del campionamento fecale tra il 2000 e il 2015 (n=214), nonché di coloro che hanno sviluppato lesioni dopo il campionamento fecale tra il 2015 e il 2022 (n=305 ).
Questi gruppi sono stati poi confrontati con individui con risultati normali della colonscopia (n = 202) e con la popolazione generale. Per ottenere una visione più approfondita del ruolo del microbioma intestinale, i ricercatori stanno anche esaminando specifici ceppi batterici e le loro funzioni all’interno dell’intestino ricostruendo i loro genomi da dati metagenomici.
I risultati hanno rivelato che gli individui che hanno sviluppato lesioni del colon dopo il campionamento fecale hanno mostrato una maggiore diversità nel loro microbioma intestinale rispetto a quelli che non hanno sviluppato lesioni. Inoltre, la composizione e la funzione del microbioma differivano tra gli individui con lesioni preesistenti o future e variavano in base al tipo di lesione.
In particolare, le specie batteriche della famiglia delle Lachnospiraceae e dei generi Roseburia ed Eubacterium sono state collegate al futuro sviluppo di lesioni.
Il dottor Gacesa, del Centro medico universitario di Groningen e autore principale dello studio, ha commentato: “Anche se non abbiamo studiato i meccanismi in questo studio, è noto da ricerche precedenti che alcune delle specie batteriche identificate potrebbero avere proprietà che potrebbero contribuire alla sviluppo di lesioni colorettali.”
“Un batterio chiamato Bacteroides fragilis, ad esempio, è noto per produrre una tossina che può portare a un’infiammazione cronica di basso grado nell’intestino. Si ritiene che un’infiammazione prolungata sia potenzialmente genotossica e cancerogena, il che significa che può causare danni genetici e favorire il cancro . ”
Il cancro del colon-retto rappresenta un grave problema sanitario in tutta Europa, essendo il secondo tumore più diffuso e la seconda causa di morte correlata al cancro. Si sviluppa tipicamente da lesioni precancerose all’interno dell’intestino, rendendo la rimozione di queste lesioni una strategia efficace per prevenire il cancro del colon-retto. Tuttavia, i metodi di rilevamento non invasivi esistenti, come il test immunochimico fecale, producono un numero elevato di falsi positivi, portando a colonscopie non necessarie.
Discutendo le implicazioni dei risultati dello studio, il dottor Gacesa ha affermato: “La connessione tra il microbioma intestinale e le lesioni precancerose è stata sottoesplorata, lasciando incertezza sul fatto che i batteri intestinali possano predire la futura insorgenza del cancro del colon-retto. I nostri risultati suggeriscono che il microbioma potrebbe rappresentare uno strumento prezioso per migliorare i test esistenti, facendo avanzare i metodi di diagnosi precoce delle lesioni precancerose e del cancro del colon-retto.”
Il microbioma di frutta e verdura influenza positivamente la diversità nell’intestino
La diversità batterica nell’intestino svolge un ruolo importante nella salute umana. La domanda cruciale, tuttavia, è: dove sono le fonti di questa diversità?
La diversità batterica nell’intestino svolge un ruolo importante nella salute umana. La domanda cruciale, tuttavia, è: dove sono le fonti di questa diversità?
È noto che una parte importante del microbioma materno viene trasferita al bambino alla nascita, e lo stesso avviene durante il periodo dell’allattamento attraverso il latte materno. Ulteriori fonti dovevano ancora essere scoperte.
Tuttavia, un team guidato da Wisnu Adi Wicaksono e Gabriele Berg dell’Istituto di biotecnologia ambientale dell’Università di Tecnologia di Graz (TU Graz) è ora riuscito a dimostrare che i microrganismi vegetali di frutta e verdura contribuiscono al microbioma umano . Lo riferiscono in uno studio pubblicato sulla rivista Gut Microbes .
Gli autori sono stati in grado di dimostrare che la frequenza del consumo di frutta e verdura e la varietà delle piante consumate influenzano la quantità di batteri associati a frutta e verdura nell’intestino umano. La prima infanzia, in particolare, rappresenta una finestra di opportunità per la colonizzazione da parte di batteri associati alle piante. È stato inoltre dimostrato che i microrganismi di origine vegetale hanno proprietà probiotiche e benefiche per la salute.
Un microbioma è l’insieme di tutti i microrganismi che colonizzano un macroorganismo (umano, animale, vegetale) o una parte di esso, ad esempio l’intestino o un frutto. Mentre i singoli microbiomi vengono compresi meglio, si sa poco sulle loro connessioni.
“La prova che i microrganismi provenienti da frutta e verdura possono colonizzare l’intestino umano è stata ora stabilita per la prima volta”, spiega il primo autore Wisnu Adi Wicaksono.
Ciò suggerisce che il consumo di frutta e verdura, soprattutto durante l’infanzia, abbia un’influenza positiva sullo sviluppo del sistema immunitario nei primi tre anni circa di vita, poiché in questo periodo si sviluppa il microbioma intestinale. Ma anche dopo, una buona diversità di batteri intestinali è benefica per la salute e la resilienza. “Influisce semplicemente su tutto. La diversità influenza la resilienza dell’intero organismo; una maggiore diversità trasmette più resilienza”, afferma la direttrice dell’istituto Gabriele Berg.
Per poter determinare se il consumo di frutta e verdura e dei relativi microbiomi porta effettivamente a cambiamenti nel microbioma intestinale, il team ha prima creato un catalogo di dati sul microbioma di frutta e verdura che ha permesso loro di assegnare i relativi batteri. Li hanno confrontati con i dati disponibili al pubblico provenienti da due studi sulla flora intestinale.
Il progetto TEDDY ha esaminato lo sviluppo dei bambini in uno studio a lungo termine e l’American Gut Project ha studiato il microbioma intestinale degli adulti; entrambi i progetti hanno anche raccolto dati sull’assunzione di cibo delle persone sottoposte al test. In totale i ricercatori avevano a disposizione dati metagenomici provenienti da circa 2.500 campioni di feci, ciascuno dei quali conteneva da uno a 10 milioni di sequenze: sono stati quindi valutati diversi miliardi di sequenze.
Utilizzando questo ampio set di dati, è stato possibile dimostrare la presenza della microflora di frutta e verdura nell’intestino. Queste prove rappresentano un elemento fondamentale per dimostrare il concetto One Health dell’OMS, che collega strettamente la salute umana, animale e ambientale.
Per esplorare ulteriormente questa connessione, insieme a colleghi internazionali e nell’ambito del progetto HEDIMED , Gabriele Berg presso l’Istituto di biotecnologia ambientale sta già lavorando a uno studio di intervento in cui le persone di tre continenti mangiano esattamente le stesse cose per un certo periodo di tempo, dopodiché le loro escrezioni vengono analizzate. Ma anche oltre questo, Gabriele Berg vede molti ambiti che potrebbero essere influenzati dai risultati dello studio. Ciò inizia con la produzione alimentare, poiché il suolo, i fertilizzanti e i pesticidi influenzano il microbioma vegetale.
“La frutta e la verdura fresca avranno sempre il miglior microbioma; in questo caso le aziende agricole o di trasformazione hanno già una grande influenza. E anche la conservazione e la lavorazione degli alimenti devono essere riconsiderate in modo critico”, spiega Berg. A seconda dei risultati dello studio previsto potrebbero esserci interessanti applicazioni anche per i singoli individui. “Ogni frutta e verdura ha un microbioma unico . Quindi forse a un certo punto si potrà mettere insieme una dieta personalizzata basata su quello.”