I microbi intestinali commensali sono ereditati dai genitori e cambiano molto poco attraverso le generazioni, mentre quelli patogeni tendono a essere trasmessi tra individui non imparentati. È questa la conclusione a cui è giunto uno studio condotto sui topi da Andrew Moeller, dell’Università della California a Berkeley, e pubblicato sulla rivista Science.

I batteri che risiedono nell’intestino sono noti per influenzare le nostre funzioni digestive, immunitarie e neuroendocrine, ma il modo in cui questi microbi vengono trasmessi tra le persone non è ancora chiaro. Monitorare il microbiota intestinale per diverse generazioni è complicato, di conseguenza non è facile capire se i batteri intestinali siano trasmessi verticalmente (dai genitori alla prole) oppure orizzontalmente (tra individui non-parenti).

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno catturato due popolazioni di topi selvatici in Arizona e Canada, li hanno allevati separatamente in laboratorio per un periodo da 5 a 11 generazioni e hanno monitorato il microbiota intestinale dei roditori per 3 anni. Le linee incrociate tra loro sono state tenute nella stessa stanza, ma in gabbie separate, così i topi potevano entrare in diretto contatto solo con le loro madri e fratelli.

L’ereditarietà verticale è la principale modalità di trasmissione batterica nell’intestino

I ricercatori hanno raccolto campioni di contenuto intestinale dal cieco dei topi e hanno sequenziato il DNA ribosomiale 16S per caratterizzare la composizione del microbiota intestinale.

Per valutare i contributi relativi della trasmissione verticale e orizzontale alla composizione del microbiota intestinale, il team ha calcolato il coefficiente binario Sorensen-Dice per ogni confronto tra coppie di campioni di feci.

La principale modalità di trasmissione batterica dell’intestino è risultata essere l’ereditarietà verticale (dalle madri alla prole), e la composizione del microbiota tra diverse linee di topi è rimasta distinta per 10 generazioni.

I batteri intestinali possono essere trasmessi orizzontalmente

Sebbene i lignaggi dei topi dell’Arizona e del Canada abbiano mantenuto microbi intestinali distinti per diverse generazioni, il loro microbiota è diventato più simile nel tempo. Per verificare se i due lignaggi si sono scambiati i batteri intestinali, il team ha confrontato il microbiota dei topi dell’Arizona allevati in laboratorio con quello dei topi selvatici del Canada e viceversa.

I risultati hanno mostrato che il microbiota intestinale degli uni inizialmente divergeva da quello degli altri, ma è arrivato a convergere col tempo. Questa osservazione suggerisce che i batteri intestinali siano trasmessi in modo orizzontale – attraverso lo stabulario dei topi o per mezzo del personale che maneggia gli animali.

La modalità di trasmissione è associata allo stile di vita dei batteri

Per valutare il modo in cui sono stati trasmessi specifici batteri tra i topi, i ricercatori hanno calcolato, per ciascun genere batterico, una dissimilarità binaria di Sorensen-Dice (BSDD) tra topi appartenenti allo stesso lignaggio e a lignaggi diversi.

Il rapporto di questi BSDD indica come i generi batterici vengono trasmessi tra i topi:

• un rapporto> 1 significa che i batteri sono ereditati verticalmente
• un rapporto <1 che sono trasmessi orizzontalmente.

I risultati mostrano che i Bacilli sono trasmessi principalmente in modo orizzontale, mentre i Bacteroidia sono ereditati verticalmente. I batteri aerobici mostrano spesso rapporti indicativi di trasmissione orizzontale, diversamente dagli anaerobi obbligati.

È probabile che questo sia dovuto al fatto che gli anaerobi obbligati non sono in grado di sopravvivere all’esterno dell’ospite. I batteri sporigeni non hanno mostrato alcuna modalità di trasmissione specifica.

I batteri trasmessi orizzontalmente sono più probabilmente patogeni

Successivamente, per testare se le modalità di trasmissione sono legate alla virulenza batterica, i ricercatori hanno raccolto dati sulle infezioni causate da batteri intestinali negli Stati Uniti.

I batteri trasmessi orizzontalmente nei topi erano significativamente associati alle infezioni alimentari e ospedaliere così come alle ospedalizzazioni causate da queste infezioni nell’uomo. Questo suggerisce che i batteri trasmessi orizzontalmente hanno maggiori probabilità di manifestare virulenza rispetto ai batteri ereditati verticalmente.

Questo studio multigenerazionale a lungo termine sui topi offre nuove informazioni sulle modalità di trasmissione dei batteri intestinali, suggerendo che i patogeni si siano evoluti per essere trasmessi da un individuo all’altro piuttosto che per essere ereditati.

(Traduzione a cura della redazione)