Connessioni dei batteri intestinali alla salute e alle malattie

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 fa un ulteriore passo avanti osservando non solo quali organismi sono nel microbioma, ma anche quali funzioni potrebbero svolgere. I risultati sono stati pubblicati su mSystems. I ricercatori del College of Science dell’OSU hanno 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. La meta-analisi 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 e malattie mentali. 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. In questo studio, hanno osservato come la ricchezza, la composizione e la dispersione della famiglia delle proteine ​​microbiome intestinali si correlano alle malattie. 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. Questa 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. D’altra parte, le persone con tumore del colon-retto avevano un numero maggiore di famiglie di proteine ​​microbiome 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 e loro hanno esaminato se la beta-dispersione funzionale del microbioma intestinale è diversa tra popolazioni sane e malate e ha visto un aumento della beta dispersione funzionale in pazienti con tumore del colon-retto, morbo di Crohn e cirrosi epatica. Gli individui con obesità hanno mostrato una ridotta dispersione beta rispetto ai loro controlli. La quantità di sovrapposizioni – funzioni associate a più malattie – è stata sorprendente e c’è molto altro da imparare. C’è davvero bisogno di più dati e c’è bisogno di maggiori informazioni su altre cose che possono influenzare il microbioma, cose come la dieta e il paese in cui si vive. C’è bisogno di più dati provenienti da diverse località e popolazioni per tenere conto delle fonti di variazione. L’obiettivo a lungo termine 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. Questo lavoro punta a informazioni codificate nel metagenoma che potrebbe essere usato per questo, ma ciò richiede più dati per rendere quelle diagnosi più robuste. Stanno provando a districare la causa e l’effetto, trovando i collegamenti tra il microbioma e la salute. La ricerca futura può sfruttare questa nuova conoscenza per testare le funzioni del microbioma contro la presenza e la gravità di varie malattie.

Daniele Corbo

Bibliografia: “A Metagenomic Meta-analysis Reveals Functional Signatures of Health and Disease in the Human Gut Microbiome”. Courtney R. Armour, Stephen Nayfach, Katherine S. Pollard, Thomas J. Sharpton. mSystems.

Immagine: Microbiome #1: Who’s in there? (Jennifer Lynne Gildred)

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