Il tratto gastrointestinale è popolato da numerosi microrganismi, tra i quali ci sono i batteri, i funghi, i protozoi, gli archaea e i virus.

È stato mostrato che tale popolazione microbica, cioè il microbiota gastrointestinale, è collegata in modo funzionale alla digestione e all’assorbimento degli alimenti, al metabolismo, all’omeostasi del sistema immunitario e alla regolazione neuroendocrina dell’ospite.

La presenza del rumine e del microbiota ad esso annesso consente ai ruminanti di utilizzare l’amido e gli altri carboidrati dei cereali, e, cosa più importante, la fibra alimentare in modo più efficiente rispetto agli animali monogastrici.

Acidosi ruminale subacuta

D’altro canto, l’eccessiva assunzione di cereali in un breve periodo può provocare l’acidosi ruminale subacuta (SARA), sia nelle vacche da latte che nelle capre. Inoltre, alcune condizioni, come ad esempio un forte calo del pH ruminale, una diminuzione dell’abbondanza di batteri, un danno alla barriera epiteliale ruminale e una risposta infiammatoria acuta, accompagnano sempre l’insorgenza di SARA. Infatti, l’acidosi ruminale subacuta è caratterizzata dalla presenza di un pH ruminale inferiore a 5,6 per una durata di più di 3 ore al giorno.

Lo studio di tale patologia, attraverso il monitoraggio real-time della comunità batterica ruminale e delle alterazioni dell’ambiente ruminale durante l’insorgenza di SARA, è limitato. Eppure, tale monitoraggio potrebbe fornire molte informazioni e consentire ai ricercatori di identificare i potenziali generi chiave coinvolti nella regolazione del verificarsi di SARA.

In più, attualmente la tecnica del trapianto di microbiota fecale (FMT) in animali da laboratorio, come topi germ-free o trattati con antibiotici, viene comunemente usata per studiare il rapporto di causalità tra microbiota intestinale e il fenotipo dell’ospite, ma anche per analizzare la relazione dei microrganismi con determinate patologie.

Lo studio sul trapianto di microbiota fecale

Pertanto, un gruppo di ricercatori della Northwest A&F University in Cina, in collaborazione con il Karolinska Institutet in Svezia, ha ipotizzato che il FMT, da capre da latte affette da SARA a topi trattati con antibiotici, potrebbe essere in grado di trasferire batteri chiave e quindi indurre sintomi intestinali simili a quelli di SARA, come per esempio l’infiammazione intestinale.

Per verificare questa ipotesi, per la prima volta è stato utilizzato un modello di capra con SARA indotta dall’assunzione di cereali al fine di monitorare come la comunità batterica ruminale si modifica durante il manifestarsi di SARA. Tale procedura è stata svolta in real-time, per 6 ore consecutive dopo l’alimentazione, utilizzando il sequenziamento del gene 16S rRNA.

In aggiunta, grazie al trapianto di microbi ruminali (RMT), sono state studiate le funzioni della comunità batterica ruminale in presenza di un livello di lipopolisaccaride alterato e quindi di uno stato infiammatorio.

I risultati, pubblicati su npj Biofilms and Microbiomes nel 2021, hanno mostrato delle differenze batteriche significative tra capre affette da SARA e i gruppi sani, individuate ogni ora per sei ore dopo aver mangiato.

Entro le 6 ore, il gruppo SARA ha mostrato un significativo aumento sia del tempo in cui il valore del pH ruminale era inferiore a 5,6, sia della concentrazione di lipopolisaccaride ruminale (LPS), rispetto al gruppo sano. Invece, in quest’ultimo, la proporzione di acetato e il rapporto tra acetato e propionato nel rumine erano significativamente aumentati, insieme alla diversità e alla ricchezza di specie.

Inoltre, più di 6 ore dopo l’alimentazione, 29 generi microbici, comuni tra i due gruppi, sono tutti stati correlati al pH alterato e all’elevata presenza del lipopolisaccaride. In particolare, nel gruppo SARA è stato riscontrato un relativo aumento significativo dell’abbondanza di Firmicutes, Actinobacteria, Planctomycetes, Patescibacteria, Tenericutes, Armatimonadetes e Chloroflexi e una riduzione significativa dell’abbondanza di Bacteroidetes, Cianobatteri, Spirochete, Lentisphaerae, Fibrobatteri e Kiritimatiellaeota, in confronto al gruppo sano.

Conclusioni

In conclusione, ci sono state differenze significative nella comunità batterica e nel modello di fermentazione ruminale tra i due gruppi di donatori di capre da latte.

Dopo il RMT, nel colon è stato individuato un modello di fermentazione molto simile a quello del rumine e il microbiota era strettamente somigliante a quello del donatore.

Di conseguenza, questi risultati mostrano che il colon del topo può mimare come cambia la composizione microbica del rumine in una certa misura. Contemporaneamente, è anche stata trasferita la risposta infiammatoria di SARA al topo.

Questo studio fornisce dati di base verso una maggiore comprensione della patogenesi di SARA e potrebbe aprire a una nuova prospettiva sull’uso di topi germ-free o pretrattati con antibiotici come animale modello per verificare le funzioni dei microrganismi gastrointestinali dei ruminanti.