Alterazioni del microbiota e del sistema immunitario sembrano essere fattori predisponenti in grado di favorire la patogenicità del fungo commensale Candida albicans. In tali condizioni, quest’ultimo può traslocare nel flusso sanguigno, attraverso l’epitelio intestinale, causando candidosi diffusa, associata ad alti tassi di mortalità. 

Batteri appartenenti a generi diversi, come Bifidobacterium, Streptococcus e, più estesamente, Lactobacillus, sono stati studiati per l’azione che svolgono nei confronti di C. albicans: in particolare, L. rhamnosus è associato ad una riduzione dei livelli di C. albicans e del danno da esso causato sulle cellule epiteliali intestinali (IEC).

Uno studio condotto da Alonso-Roman, R., Last, A., Mirhakkak, M.H. et al. è stata investigata l’interazione tra C. albicans, L. rhamnosus e le cellule epiteliali intestinali integrando i profili trascrizionale e metabolico e la tecnica di genetica inversa.

Sfruttare l’antagonismo metabolico

La metabolomica “untargeted” e il modello in silico hanno mostrato che le cellule epiteliali intestinali favoriscono la crescita batterica, portando alla produzione, da parte di tali batteri, di composti anti-virulenza. 

Pertanto, si può dire che tale crescita modifica la composizione dell’ambiente metabolico, inclusa la rimozione dei nutrienti necessari per la crescita di C. albicans. Ciò è accompagnato da cambiamenti trascrizionali e metabolici in C. albicans, compresa un’espressione alterata dei geni correlati alla virulenza.

Nel dettaglio, questo lavoro ha adottato un approccio di biologia dei sistemi che coinvolge la multiomica, la creazione di un modello metabolico in silico e le infezioni riprodotte in vitro. Tale approccio è utile per scoprire come la colonizzazione delle IEC da parte di L. rhamnosus sia in grado di proteggere contro l’infezione da C. albicans. 

Utilizzando questo approccio, è stato possibile chiarire come i cambiamenti multifattoriali dell’ambiente metabolico siano in grado di forzare l’adattamento trascrizionale di C. albicans, con conseguente ridotta capacità di danneggiare le cellule epiteliali.

In particolare, tale analisi ha rivelato che i metaboliti derivati ​​dall’epitelio favoriscono la crescita di L. rhamnosus fornendo un supporto di tipo nutrizionale in specifici pathway. Nel modello studiato, l’attività metabolica dell’ospite è risultata essere necessaria per supportare la crescita di L. rhamnosus e dei suoi effetti antagonistici. Infatti, L. rhamnosus sembra essere specializzato per sopravvivere sulle cellule epiteliali.

L. rhamnosus e candida intestinale

Tra i risultati, pubblicati su Nature Communications nel 2022, si è visto anche che i metaboliti presenti nell’ambiente differiscono leggermente tra le cellule intestinali infettate da C. albicans e quelle non infette.

Tuttavia, la colonizzazione delle IEC da parte di L. rhamnosus è stata in grado di rimuovere un numero maggiore di metaboliti patogeni e di produrre un numero maggiore di metaboliti batterici, rispetto alle IEC non infette. 

Inoltre, in uno dei cluster analizzati, non è stata rilevata la presenza di alcun metabolita dopo la colonizzazione di L. rhamnosus, facendo ipotizzare che L. rhamnosus sia in grado di smaltirli.

Inoltre, sono stati identificati diversi metaboliti che influenzano la crescita filamentosa di C. albicans, ad esempio è stata convalidata la proprietà anti virulenza del metabolita citosina, in termini di riduzione del danno epiteliale e traslocazione nel flusso sanguigno. 

Conclusioni

Sebbene i meccanismi alla base degli effetti causati dai singoli metaboliti non siano ancora stati compresi, l’interazione tra C. albicans e batteri antagonisti, come L. rhamnosus, è in grado di mantenere lo stato commensale di C. albicans.

Il potenziale ruolo antagonista dell’attività metabolica e trascrizionale di un singolo membro del microbiota sottolinea l’importanza e la complessità di un microbiota intestinale equilibrato in grado di mantenere lo stato di C. albicans come commensale. Per concludere, i risultati dello studio indicano che la colonizzazione intestinale con batteri può rimodellare l’ambiente metabolico alterato da C. albicans in stato patogeno, forzando adattamenti metabolici che riducono la patogenicità fungina.