I paesi a basso e medio reddito (LMIC, low- and middle-income countries), in cui vive circa l’84% della popolazione mondiale, non sono rappresentati equamente nella ricerca sul microbiota intestinale. Ora Dylan G. Maghini e colleghi dell’Università del Witwatersrand (Johannesburg, Sudafrica), insieme all’International Network for the Demographic Evaluation of Populations and Their Health (INDEPTH) – una rete di sistemi di sorveglianza sanitaria e demografica nei LMIC – hanno condotto la più grande indagine sul microbioma intestinale africano.
Il partenariato Africa Wits-INDEPTH per gli studi genomici (AWI-Gen) fornisce un quadro potente per la ricerca rappresentativa della popolazione; studia i fattori genomici e ambientali che influenzano il cambiamento del carico di malattia tra gli adulti in sei comunità di quattro paesi africani. I ricercatori presentano in questo studio il progetto AWI-Gen 2, uno studio sul microbioma intestinale trasversale su un campione di 1.801 donne provenienti da Burkina Faso, Ghana, Kenya e Sudafrica. Più precisamente i ricercatori hanno raccolto i biomarcatori del sangue, insieme ai campioni di feci e urine, da 1.820 adulti provenienti da aree rurali (Nanoro, Burkina Faso e Navrongo, Ghana), in rapida transizione (Agincourt e DIMAMO, Sudafrica), industriali (insediamenti di Viwandani e Korogocho a Nairobi, Kenya) e post-industriali (Soweto, Sudafrica).
Le analisi hanno rivelato una diversità inedita, riportando una maggiore abbondanza di Verrucomicrobiota e Spirochaetota, ma non di Actinomycetota, nella coorte AWI-Gen 2 rispetto alle coorti esterne dell’Europa occidentale e del Giappone. In base ai dati demografici e sanitari, anche la geografia ha avuto un impatto forte sulla variazione del microbiota.
Analisi dei campioni e sequenziamento metagenomico
Il DNA estratto dai campioni, sottoposto al sequenziamento metagenomico shotgun, ha permesso di rilevare un totale di 69.539 genomi – relativi soprattutto agli abitanti di Nanoro – che sono stati inseriti nel database mOTUs3 per la classificazione tassonomica. I 2.613 MAG (Microbial Genome Amplification) ottenuti provenivano da 19 phyla batterici – soprattutto Bacillota A, Actinomycetota e Bacillota – mentre 29 dai phyla archeali Methanobacteriota, Thermoplasmatota e Halobacteriota. Da questi phyla sono state ottenute 63,8 milioni di proteine, tra le quali 7,6 milioni nuove rispetto all’Unified Human Gastrointestinal Protein 95 (UHGP95).
Il sito come fattore dominante
Lo studio ha esaminato le differenze microbiche tra i vari luoghi, considerando la densità di popolazione, le strategie di sussistenza, gli ambienti e i fattori socio demografici. Sia i siti con caratteristiche distinte (Soweto e Nanoro) sia quelli con densità di popolazione e strategie di sussistenza simili (Agincourt e DIMAMO; Nanoro e Navrongo) mostravano una forte diversità batterica. Gli abitanti di Nairobi erano un’eccezione, poiché il loro intestino ospitava specie tipiche di Agincourt e DIMAMO, come Spirochaetota, Elusimicrobiota, Phocaeicola, Bacteroides, Prevotella e Treponema_D. Questo fa pensare che molti abitanti siano emigrati dalle zone rurali. Nel confronto con Soweto, entrambi presentavano bifidobatteri rispetto a Cryptobacteroides.
Prevalenza di Treponema succinifaciens
Lo studio ha ottenuto 598 nuovi MAG, di cui 244 relativi a Treponema succinifaciens, un batterio Gram-positivo appartenente al phylum Spirochaetota in grado di produrre acidi grassi a catena corta (SCFA) e succinato. T. succinifaciens prevaleva soprattutto in aree a bassa densità abitativa, nello specifico tra gli abitanti di Nanoro, in Ghana, Burkina Faso e Navrongo, che usano pochi antibiotici e hanno una circonferenza dell’anca inferiore, dovuta probabilmente a una dieta ricca di fibre. Il profilo CAZyme dei MAG di alta qualità appartenenti al phylum Spirochaetota mostrava un ampio repertorio di glicosidi idrolasi tra le diverse specie, evidenziando in particolare la capacità di T. succinifaciens di degradare emicellulosa e amido. Inoltre, il suo genoma è noto per la bassa resistenza agli antibiotici, ad eccezione di tre geni correlati alla resistenza alla vancomicina – che inibisce la sintesi della parete cellulare nei batteri Gram-positivi.
Frazione virale
Oltre ai genomi batterici, ogni microbiota produceva anche dozzine di nuovi genomi virali rispetto al Metagenomic Gut Virus (MGV), pari a 40.135 nuovi virus. Il sequenziamento metagenomico ha rilevato un totale di 44.506 genomi, di cui 381 presenti a livello di assemblaggio in almeno 18 individui (circa l’1% di prevalenza) e 2.701 (il 4,65% del MGV) in circa l’1% dei partecipanti di tutti i siti. Crassvirales, un ordine di batteriofagi con DNA a doppio filamento, abbondanti nella flora batterica intestinale, prosperavano ovunque a differenza di P-crAssphage, il virus più studiato dell’ordine, che prevaleva soprattutto a Soweto. Inoltre, sono stati identificati anche diversi jumbofagi (fagi con genomi più grandi di 200 kilobasi), di cui nove sconosciuti, con una prevalenza di circa il 5% in almeno un sito.
Associazione con HIV
Infine, l’infezione da HIV, da sempre correlata a disbiosi e infiammazione, era la variabile correlata a una malattia più influente sul microbiota. Il virus, infatti, ha portato a un aumento di Pseudomonas – e di Prevotella negli omosessuali – parallelo a una deplezione di Bacteroidota.
I ricercatori hanno confrontato il microbiota tra donne sieronegative in terapia antiretrovirale e non ad Agincourt, Soweto e Nairobi – dove c’è la maggiore prevalenza – incluse le partecipanti che avevano ricevuto la diagnosi durante lo studio. La prevalenza del genere Fusobacterium, a discapito di Faecalibacterium prausnitzii, corrispondeva a una maggiore infiammazione e rischio di recidiva dopo la cura. Altri taxa correlati all’HIV presentavano associazioni contrastanti con disturbi infiammatori, come Megamonas uniformis, da richiedere studi futuri.
Conclusioni
Questo studio rappresenta la più ampia indagine mai condotta sul microbiota africano e sottolinea l’importanza di esplorare la composizione microbica intestinale in popolazioni spesso trascurate nella ricerca. Tuttavia, il percorso da intraprendere è ancora lungo. Ad esempio, nel contesto dell’infezione da HIV, studi futuri potrebbero aiutare a comprendere meglio se e come determinati taxa microbici siano influenzati dall’infezione stessa, dalle comorbilità correlate o dai trattamenti antiretrovirali.
