Il trapianto di microbiota gastrico da pazienti con tumore dello stomaco su modelli murini germ-free ha dimostrato di riprodurre, nel ricevente, caratteristiche di malattia del tutto simili a quelle del donatore, permettendo quindi un maggior approfondimento del contributo batterico in questa patologia. 

Lo conclude Soon-Kyeong Kwon e colleghi della Yonsei University di Seoul (Corea) nello studio di recente pubblicato su Gut. 

Helicobacter pylori e tumore allo stomaco

Il tumore allo stomaco rappresenta una delle patologie oncologiche più diffuse. Ai fattori genetici, tra i suoi fattori di rischio, si aggiunge uno scorretto stile di vita e, nella maggior parte di casi, la presenza di Helicobacter pylori. 

L’infezione da H. pylori è infatti responsabile di innescare una gastrite superficiale cronica che, a sua volta, può comportare un’atrofia delle cellule parietali, metaplasia intestinale, displasia e, come ultimo, tumore. Non tutti i casi di tumore derivano però da una precedente infezione da H. pylori suggerendo il coinvolgimento di altre cause. 

Andando a confrontare il microbiota di pazienti oncologici con quello di controlli sani o con quadri di patologie gastriche meno gravi si sono infatti registrate differenze di abbondanza relativa di altri ceppi commensali con, tuttavia, una disbiosi crescente con la progressione di malattia. 

Per lo studio di patologie oncologiche, tumore allo stomaco compreso, l’uso di modelli murini portatori è diffuso nonostante si vadano a perdere alcune delle dinamiche uomo-dipendenti (enzimi, ceppi propri ecc.). 

Per avere un quadro di studio più “fedele”, i ricercatori hanno quindi trapiantato il microbiota gastrico di soggetti con vari gradi di malattia gastrica in modelli germ-free comparando le caratteristiche successivamente sviluppate con quelle del donatore con tumore allo stomaco. Ecco cosa si è visto. 

Trapianto di microbiota gastrico

Partendo dalla caratterizzazione del microbiota dei tessuti e fluidi gastrici dei donatori:

• Helicobacter (classe Epsilonproteobacteria), Streptococcus (Bacilli), Prevotella (Bacteroidetes), Haemophilus (Gammaproteobacteria) e Neisseria (Betaproteobacteria) sono risultati i generi più universalmente espressi 
• seppur in maniera non significativa, i fluidi gastrici hanno mostrato una ricchezza batterica generalmente minore, ma una maggiore omogeneità 
• la presenza o meno di infezione da H. pylori ha dimostrato di influenzare l’alpha diversity più che la gravità della malattia per sé
• la composizione batterica del fluido gastrico si è mostrata differente da quella del tessuto probabilmente da ricondurre differenti condizioni di pH 

Selezionando poi i pazienti con gastrite superficiale cronica (CSG), metaplasia intestinale (IM) e cancro (GC) sono stati inoculati sia tessuti provenienti dal corpo e antro dello stomaco sia, separatamente, fluidi gastrici (date le diverse condizioni di acidità) in modelli germ-free inducendo a un mese cambiamenti metaplastici anche nei riceventi. Tra questi, un donatore CSG, 4 con IM e 2 nel gruppo GC sono poi risultati positivi per H. pylori. Nel dettaglio: 

• nei riceventi da IM e GC (tessuti) si sono registrati cambiamenti metaplastici comprovati dal tracciamento di marcatori quali cellule GSII+/GIF+, CD44v9+ o Ki-67+, tutti aumentati rispetto ai controlli. Situazione analoga con trapianto di fluidi gastrici
• alla metaplasia si associa un marcato processo infiammatorio da ricondurre all’accumulo di macrofagi F4/80+ registrato solo nei riceventi da IM e GC. Infiammazione notevolmente ridotta invece nei riceventi da CGS 

All’inoculazione di tessuti o fluidi è seguita quindi quella del solo microbiota gastrico estratto da tessuti mucosali dei tre gruppi osservando come:

• la ricchezza batterica dei riceventi sia generalmente inferiore a quella dei donatori soprattutto dal gruppo GCS, suggerendo una proliferazione selettiva (condizione preventivabile viste le differenze anatomiche e funzionali tra lo stomaco umano e murino). Profili più in linea con i donatori invece per i modelli IM e GC
• l’alpha diversity totale si è mostrata molto variabile sia nei donatori sia nei riceventi con differenze notevoli tra corpo e antro dello stesso ospite
• la struttura del microbiota ha però mostrato di essere influenzata da H. pylori nonostante, pur essendo molto abbondante nei donatori portatori di infezione, ha mostrato una scarsa colonizzazione nei riceventi. Di contro, Turicibacter e Hungatella (phylum Firmicutes) sono risultati prevalenti nei riceventi e poco espressi nei pazienti
• comparando le abbondanze tra donatori e riceventi, Bacteroides, Blautia, Pediococcus, Prevotella e Streptococcus hanno mostrato dati in linea nel gruppo CSG, Bacteroides e Haemophilus in quello IM e Lactobacillus, Pediococcus e Veillonella nel GC
• sulla base della gravità della malattia, Akkermansia e Acinetobacter hanno mostrato un andamento progressione-dipendente tra i donatori, Streptococcus, Prevotella, Bacteroides e Rothia invece tra i riceventi
• tra I donatori, Solibacter e Clostridium hanno mostrato di essere i ceppi più caratterizzanti di CSG rispetto a IM e GC, Akkermansia solo rispetto a GC; Lautropia per IM; Acinetobacter per GC. Tra i riceventi invece, Bifidobacterium, Staphylococcus e Aeromonas sono risultati discriminanti per CSG, Streptococcus, Veillonella, Anaeromyxobacter e Haemophilus per IM e Veillonella per GC
• confrontandone poi le espressioni tra i soli donatori, Akkermansia, Cutibacterium e Faeclibaculum hanno registrato valori più alti nel gruppo CSG, Gemella e Veillonella in quello IM, Haemophilus nei GC

Ceppi e pathway metabolici coinvolti nel tumore allo stomaco

Da ultimo, i ricercatori hanno individuato i ceppi e i pathways metabolici implicati nell’espressione di marcatori di metaplasia e proliferazione cellulare (GSII+/GIF+ e Ki-67+) e quindi nella progressione tumorale. 

• Akkermansiaceae ha mostrato correlazione negativa con i marcatori sia nei donatori sia nei riceventi, positiva invece per Gemella_f e Aerococcaceae
• Helicobacteraceae è risultato positivamente correlato con Ki-67 nei donatori mentre Erysipelotrichaceae nei riceventi ai quali appartiene anche Turicibacter positivamente correlato invece sia con GSII/GIF sia Ki-67
• 39 moduli KEGG associati a espressione dei due marcatori hanno mostrato un’alterazione significativa in donatori o riceventi includendo pathway di trasporto del ferro o altre molecole, ciclo dell’urea, biosintesi di prolina ecc.
• nessuna differenza istopatologica o di livello infiammatorio è stata osservata sulla base della presenza di H. pylori con, addirittura, una minor conta del patogeno nel gruppo GC

Le evidenze dimostrate nel breve termine sono state poi validate su altri modelli dopo un anno dall’inoculazione andando a registrare significativi cambiamenti istologici e ambienti displastici principalmente correlabili ad Acinetobacter, un genere non noto di Lachnospiraceae, Haemophilus e Fusobacterium.

Conclusioni

Per concludere quindi, questo studio suggerisce come lo sviluppo di tumore gastrico sia sì imputabile a H. pylori, ma come ci siano altri attori da considerare. 

Il trapianto di microbiota ha poi dimostrato buone capacità nell’indurre, anche nel lungo termine, situazioni cliniche simili a quelle dei pazienti offrendo quindi una strategia di approfondimento alternativa e più affidabile della sola induzione di patologia in modelli murini.