Di fronte a un qualsiasi stato patologico ci si chiede: da che cosa dipende? Da fattori non modificabili come il corredo genetico dell’organismo o da altri sui quali si può intervenire come il microbiota per esempio? Come fare per saperlo?

Hanno cercato di rispondere Chaoliang Wen e i colleghi della China Agricultural University focalizzandosi sulla maggior fonte di proteine animali per l’uomo, i polli, in una condizione economicamente penalizzante per l’industria alimentare, la deposizione di grasso addominale.

Lo studio, condotto su 206 polli giovani e pubblicato su The ISME Journal, ha avuto lo scopo di determinare in che misura la componente genetica dell’ospite influisca su quella batterica, di valutare e separare il contributo del microbiota intestinale e della genetica sulla deposizione di grasso addominale e, infine, di identificare le specie batteriche maggiormente coinvolte.

Ci sono diverse evidenze che testimoniano un ruolo batterico nello sviluppo dell’obesità o, in generale, dell’accumulo adiposo, così come ce ne sono che sostengono un’influenza genetica sulla componente batterica a vari livelli. Questi dati sono scarsi però nel caso del pollame.

Di seguito i principali risultati ottenuti dall’analisi di 1026 campioni prelevati da molteplici tratti di intestino (duodeno, digiuno, ileo, cieco) e dalle feci.

I profili genetici di ospite e microbiota

I ricercatori, attraverso il sequenziamento genomico completo sia degli ospiti sia del microbiota, hanno ottenuto rispettivamente:

• il 95.25% della copertura genomica dell’ospite
• 3.039 OTUs batterici suddivisi in 536 specie, 464 generi, 271 famiglie, 151 ordini, 83 classi e 33 phyla

Caratteristiche e potenzialità del microbiota

Dall’analisi delle caratteristiche della componente batterica intestinale e fecale è emerso che:

• l’alpha diversity nel cieco è significativamente superiore rispetto agli altri quattro siti di campionamento
• la composizione dei taxa presenta notevoli differenze tra intestino tenue, cieco e feci. Differenze, seppur minori, anche nelle sezioni dello stesso intestino tenue (duodeno, digiuno, ileo)
• l’intestino tenue è dominato da analoghe comunità batteriche, Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes inclusi. Maggiori differenze sono state rilevate con cieco e feci
• a livello di genere, Ochrobactrum e Rhodococcus sono risultati i più abbondanti nel duodeno (7.48%; 6.40%) e nell’ileo (7.70%; 6.34%), un non classificato Clostridiaceae invece nel digiuno (6.58%). Nel cieco la maggior espressione è stata invece registrata da Bacteroides e da due non classificati Bacteroidales e Clostridiales rispettivamente (51.38%), un non classificato Clostridiaceae, mentre Lactobacillus e Gallibacterium sono maggiormente espressi nelle feci
• un numero limitato di generi appartenenti ai phyla Firmicutes e Proteobacteria sono positivamente correlati fra tutte le tre sezioni di intestino tenue, al contrario dei due generi principali, Ochrobactrum e Rhodococcus, che sono risultati associati solo a due su tre
• dal punto di vista funzionale, i vari segmenti intestinali hanno mostrato nel complesso l’arricchimento degli stessi 50 pathways metabolici nonostante alcune differenze in termini di distribuzione. Il microbiota fecale ha presentato un maggior numero di pathway associati con il processamento genetico, l’intestino tenue con il metabolismo delle piccole molecole (acidi grassi per esempio), mentre il cieco con le macromolecole (carboidrati) e la conversione energetica

Microbioma intestinale e genetica dell’ospite: le interazioni

Il secondo obiettivo di questo studio è stato quello di determinare in che misura la genetica dell’ospite influenzi la componente batterica intestinale, con le seguenti osservazioni:

• beta-diversity e parentela genetica tra gli ospiti non hanno mostrato alcuna correlazione in nessuno dei siti intestinali
• degli 839 generi batterici registrati, solamente 5 nel duodeno, 10 nel digiuno, 17 nell’ileo, 14 nel cieco e 12 nelle feci sono risultati ereditabili, la maggior parte appartenenti ai phyla Firmicutes e Proteobacteria

Si deduce quindi che la componente genetica ricopre un ruolo secondario nel modulare la composizione del microbioma intestinale.

Accumulo di grasso addominale: genetica vs microbioma

Considerando come non ci sia dimostrazione di una forte associazione tra genetica dell’ospite e microbioma batterico in questo campione, i ricercatori hanno spostato il target concentrandosi sulla deposizione di grasso addominale e in che modo questo problema sia condizionato dall’una e dall’altra variabile (geni vs batteri).

• il profilo genetico dell’ospite ha un ruolo sostanziale nell’accumulo di grasso addominale, situazione riscontrata soprattutto a livello di duodeno e cieco
• ventuno generi batterici sono risultati coinvolti. Tra questi, Methanobrevibacter e Mucispirillum hanno registrato l’associazione più elevata sia con il peso del grasso addominale (AFW, abdominal fat weight) sia con il valore percentuale (AFP, abdominal fat percentage)
• la deposizione di grasso è risultata significativamente inferiore nel 20% dei polli con scarsa abbondanza di Methanobrevibacter rispetto al 20% di esemplari con alti valori dello stesso genere; nessuna differenza è stata osservata in termini di peso corporeo complessivo
• di contro, il 20% di animali con alti livelli di Mucispirillum hanno presentato una riduzione significativa di massa grassa e di peso corporeo complessivo rispetto ad altrettanti esemplari a bassa espressione del genere

Una volta individuati i batteri maggiormente responsabili dell’accumulo adiposo, Methanobrevibacter e Mucispirillum, i ricercatori hanno cercato di mapparne la distribuzione e le eventuali interazioni, tra loro e con altri microrganismi.

• Methanobrevibacter e Mucispirillum sono risultati presenti in quasi tutti i campioni prelevati dal cieco, mentre si è osservata un’espressione altalenante negli altri tratti intestinali
• la correlazione tra Methanobrevibacter e altri microrganismi intestinali è apparsa trascurabile e i risultati sono stati simili per Mucispirillum. Solo 9 microrganismi del cieco hanno di fatto mostrato un’associazione apprezzabile con Methanobrevibacter, mentre 5 con Mucispirillum

L’interazione con gli altri residenti intestinali si dimostra quindi scarsa. Anche l’influenza del profilo genetico dell’ospite su questi due generi sembrerebbe essere del tutto trascurabile.

Riassumendo, possiamo affermare che:

• nei polli giovani la componente batterica intestinale è scarsamente influenzata da quella genetica dell’ospite
• di contro, la deposizione di grasso addominale è correlata sia alle caratteristiche genetiche sia alla presenza di due generi batterici in particolare, Methanobrevibacter e Mucispirillum

Nonostante si tratti di dati preliminari, e perciò in attesa di conferme, il microbiota intestinale potrebbe rappresentare un potenziale target di intervento per prevenire e/o trattare l’accumulo adiposo in animali da allevamento, in questo caso il pollame.