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Come parti del microbioma combattono specificamente le infezioni da Salmonella

Il microbioma, i microrganismi che popolano il nostro intestino e aiutano la digestione, pesa circa un chilo e mezzo. È costituito principalmente da batteri e fornisce effetti protettivi contro gli agenti patogeni che entrano nel nostro sistema digestivo attraverso il cibo, ad esempio.

Un team internazionale guidato dalla Dott.ssa Lisa Osbelt-Block e dal Prof. Till Strowig, entrambi del Centro Helmholtz per la ricerca sulle infezioni (HZI) di Braunschweig, ha studiato i meccanismi attraverso i quali il microbioma contrasta un’infezione da Salmonella.

Tra le altre scoperte hanno scoperto che soprattutto i batteri della specie Klebsiella oxytoca esercitano pressioni sulla Salmonella in diversi modi. Alla fine, questi risultati potrebbero un giorno essere utilizzati per sviluppare una terapia che adotti un approccio completamente diverso rispetto ai trattamenti attualmente conosciuti per le infezioni: invece di utilizzare antibiotici, che indeboliscono l’importante microbioma come effetto collaterale, il microbioma potrebbe essere rafforzato in modo specifico per migliorare resistenza alla Salmonella.

I ricercatori hanno pubblicato i loro ultimi risultati sulla rivista Nature Microbiology .

Quando una persona ingerisce del cibo, nell’intestino inizia una battaglia per i nutrienti. Vari batteri all’interno del microbioma iniziano a scomporre il cibo ed estrarre i nutrienti da soli. In questo modo non competono solo tra loro, ma anche con pericolosi intrusi come la Salmonella o l’Escherichia coli enteroemorragico (EHEC).

Alcuni batteri del microbioma sembrano essere particolarmente efficaci contro la Salmonella, come ha scoperto ora un team internazionale guidato da Osbelt-Block e Strowig del dipartimento HZI “Microbial Immune Regulator”.

Questi batteri appartengono al complesso delle specie Klebsiella oxytoca e impiegano molteplici strategie contro la Salmonella, offrendo potenzialità per nuovi approcci terapeutici. Questi principi possono essere applicabili anche al trattamento di altre malattie infettive.

I batteri all’interno del microbioma competono con la Salmonella per i nutrienti

I meccanismi specifici su come la Klebsiella oxytoca colpisce la Salmonella possono ora essere letti in Nature Microbiology . Questo sforzo di ricerca rappresenta una collaborazione internazionale che coinvolge non solo l’HZI ma anche scienziati dell’Università di Graz in Austria, del Robert Koch Institute (RKI) e del Centro tedesco per la ricerca sulle infezioni (DZIF) di Braunschweig e Hannover.

Il primo meccanismo attraverso il quale la Klebsiella oxytoca esercita una pressione sulla Salmonella è semplicemente la competizione per il cibo.

“Potresti descriverlo così: Klebsiella oxytoca e Salmonella hanno le stesse preferenze alimentari, il che porta alla competizione per gli stessi nutrienti. Se più parti interessate vogliono la stessa cosa, questo mette pressione su tutti, e poiché Klebsiella oxytoca è un po’ più assertiva , soprattutto la Salmonella resta indietro e muore di fame, con conseguente diffusione interrotta”, afferma Osbelt-Block.

Una tossina precedentemente classificata come esclusivamente dannosa può tenere sotto controllo la Salmonella

Gran parte dei ceppi di Klebsiella oxytoca hanno la capacità di secernere una tossina nota per essere dannosa per l’intestino umano. Sorprendentemente, il gruppo di ricerca ha ora scoperto che la tossina Klebsiella oxytoca mostra efficacia anche contro la Salmonella.

Questa scoperta segna in parte un cambiamento di paradigma: precedentemente riconosciuta esclusivamente per i suoi impatti negativi , la nuova capacità della tossina di combattere la Salmonella mette in discussione le ipotesi precedenti.

“L’effetto della tossina sulla Salmonella potrebbe spiegare il rilascio della tossina in termini evolutivi. È interessante notare che i ceppi che possono produrre la tossina si trovano soprattutto nel microbioma dei bambini. In alcuni studi, i ceppi che producono tossine si trovano in quasi ogni secondo bambino. Questa osservazione ha poco senso, almeno in teoria”, dice Strowig.

Tuttavia, gli scienziati non vedono la stimolazione del rilascio della tossina come un’opzione terapeutica.

“Gli effetti dannosi della tossina rimangono in primo piano. Pertanto, è preferibile mantenere il livello di Klebsiella oxytoca a un livello medio stabile per prevenire o combattere un’infezione da Salmonella”, afferma Osbelt-Block.

Il gruppo di ricerca ha già identificato indicazioni su come ciò potrebbe essere ottenuto: evidentemente, una dieta ricca di zuccheri semplici stimola la Klebsiella oxytoca a rilasciare più tossine, mentre una dieta a basso contenuto di zuccheri, d’altro canto, porta a una ridotta produzione di tossine.

Un microbioma diversificato protegge dalla Salmonella

I ricercatori stanno attualmente esplorando approcci alternativi e più mirati per modulare i livelli di Klebsiella oxytoca e il rilascio di tossine .

“Se riuscissimo a identificare metodi efficaci, come influenzare la Klebsiella oxytoca attraverso specifici cambiamenti nella dieta o l’assunzione di determinate sostanze, si presenterebbe una prospettiva completamente nuova: il rafforzamento mirato del microbioma”, afferma Strowig.

Alla luce delle attuali opzioni di trattamento per le infezioni gravi da Salmonella, questo rappresenterebbe un enorme passo avanti: attualmente vengono somministrati antibiotici e interrompono sempre il microbioma nell’intestino. Negli ultimi anni, l’impatto duraturo dell’aumento dell’uso di antibiotici sul microbioma è diventato sempre più evidente.

“Gli antibiotici riducono la diversità del microbioma. E un microbioma diversificato è noto per essere sano e importante. Ciò vale per inciso anche per la resistenza alla Salmonella: quanto più ceppi diversi sono presenti nel microbioma, maggiore è la probabilità che alcuni ceppi come ad es. La Klebsiella oxytoca competerà con la Salmonella per le risorse rimanenti”, afferma Osbelt-Block.

Un metodo recentemente stabilito consente anche di studiare altri batteri nel microbioma

Oltre a cercare metodi per influenzare in modo specifico la Klebsiella oxytoca e i suoi parenti stretti, Osbelt-Block, Strowig e il loro team stanno anche cercando di comprendere meglio la modalità d’azione della Klebsiella oxytoca.

Per fare ciò, attivano e disattivano specificatamente i geni del batterio, mentre questo risiede nel tratto digestivo degli animali. I ricercatori hanno già pubblicato un articolo sull’applicazione di questo metodo sul Journal of Bacteriology di febbraio.

Questa tecnica, correlata all’applicazione delle forbici genetiche CRISPR, potrebbe essere utilizzata anche per analizzare la funzione di altri batteri nel microbioma. C’è ancora molto da scoprire, poiché gli esperti stimano che il microbioma sia spesso composto da più di 500 specie.

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