• Colibacillosi negli allevamenti di polli
• Antibiotici e microbiota intestinale dei polli
• Conclusioni

Stato dell’arte
Nel pollame la colibacillosi è un’infezione comune anche dopo il trattamento antibiotico, dall’elevato impatto in termini di salute pubblica ed economico. E. coli sembrerebbe esserne il principale responsabile. Ma è soltanto lui? Il profilo batterico completo in presenza di questa patologia rimane poco noto.

Cosa aggiunge questa ricerca
Applicando tecniche di metagenomica è stato analizzato e confrontato il microbioma intestinale di polli sani o con colibacillosi considerando anche il profilo di resistenza antibiotica, l’impatto degli stessi antibiotici sull’istologia dell’ospite e sull’ambiente intestinale.

Conclusioni
E. coli non soltanto resiste alla terapia antibiotica con amminoglicosidi, ma mette in atto meccanismi di cooperazione con altri ceppi. La sua proliferazione incontrastata comporta alterazioni a tutto l’ambiente intestinale. La terapia antibiotica sembrerebbe quindi non essere la strategia migliore.

Combattere la colibacillosi aviaria con gli antibiotici non sembrerebbe la strategia migliore nonostante sia quella più comune. Il patogeno E. coli, suo maggiore responsabile, ha infatti dimostrato non solo di resistere al trattamento ma di condividere questa proprietà con altri ceppi. 

Proliferando in maniera incontrollata dà quindi sviluppo all’infezione alterando inoltre l’equilibrio batterico intestinale generale. Danni strutturali alla barriera e incrementi dei livelli di ossigeno sono stati inoltre osservati in relazione al trattamento antibiotico.

Lo dimostra lo studio condotto da Zhikai Xing e colleghi della Chinese Academy of Sciences (Cina) di recente pubblicazione su Science of the Total Environment.

Colibacillosi negli allevamenti di polli

La colibacillosi aviaria è un’infezione comune e di elevato impatto sanitario ed economico. Il trattamento con aminoglicosidi tipicamente somministrato non sembrerebbe infatti efficace. Come mai?

Hanno cercato di rispondere i ricercatori cinesi dando un quadro più approfondito del comportamento batterico e degli effetti che l’antibiotico stesso ha a livello intestinale.

Vediamo dunque cosa è emerso dalle analisi di metagenomica condotte sul microbioma e biopsie (colon) di 18 polli sani (n=9) o con colibacillosi (n=9) pretrattati con aminoglicosidi.

Analizzando nel complesso il microbioma dei polli è stato possibile identificare:

• 20 phyla, 340 generi e 1637 specie
• 92 geni di resistenza batterica
• 43 KEGG pathways

Confrontando poi il gruppo sano e malato:

• la conta batterica totale non ha mostrato differenze significative tra i gruppi come del resto il profilo compositivo. Cambiamenti nei rapporti di espressione sono tuttavia emersi a livello di phylum
• nonostante Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria abbiano dimostrato di essere i phyla più abbondanti, il gruppo infetto ha mostrato un decremento di Bacteroidetes (ceppi coinvolti nel processo digestivo) contrapposto a un significativo aumento di Proteobacteria (comprensivi di vari ceppi patogeni) rispetto ai controlli. Nessuna alterazione invece per i Firmicutes
• scendendo a livello di genere e specie, l’abbondanza relativa di Bacteroides fragilis (il ceppo rappresentante il 97% dei Bacteroides nei polli), ha mostrato una notevole diminuzione in presenza di patologia accompagnato dal probiotico L. salivarius. Di contro, patogeni quali Escherichia, Campylobacter, Shigella e Salmonella (Proteobacteria) hanno registrato un aumento
• oltre ad alterazioni nel profilo batterico, il gruppo malato ha mostrato anche un significativo calo ponderale suggerendo come il phylum Bacteroidetes (diminuito con la malattia) sia effettivamente coinvolto nel metabolismo dell’ospite

Considerando però come la colibacillosi sia principalmente correlata a E. coli, i ricercatori si sono concentrati su questo ceppo dimostrando che:

• l’abbondanza di E. coli è del 3.7% del totale della flora batterica nel gruppo sano, del 36.3% in quello malato. La crescita è stata attribuita a tutti i sierotipi di E. coli. Il successo proliferativo sarebbe da ricondurre alla capacità di adattamento e di ridurre le funzioni immunitarie dell’ospite
• inaspettatamente ad aumentare con l’infezione sono stati anche ceppi E. coli non patogenici passando da un 2 a un 15.6% suggerendo un loro possibile ruolo nel sostenere la proliferazione del patogeno

Antibiotici e microbiota intestinale dei polli

Ma le alterazioni batteriche come incidono sul profilo metabolico e/o funzionale?

• marcato aumento nel gruppo con infezione dei geni di resistenza batterica di tipo IV e VI coinvolti nei sistemi di secrezione al di fuori della cellula o pompe di efflusso (COG3137, COG3523, COG3522, COG3519, COG3188 o M00648 ad esempio) o inattivatori enzimatici (nitrato reduttasi, COG5013). Tale incremento spiegherebbe dunque l’inefficacia della terapia antibiotica
• tra tutti, il maggior aumento espressivo è stato registrato a carico dei geni di resistenza ad aminoglicosidi, aacA-aphD e aadE in particolare seguiti da aphA3. Il loro aumento è però da ricollegare a ceppi non-E. coli supportando una resistenza di E. coli indiretta e frutto di cooperazione. I cinque geni di resistenza ad aminoglicosidi riscontrati in E. coli (aacC4, aadA2, strA, aph3ia, e strB) non hanno di contro registrato alcuna differenza di espressione significativa
• la disbiosi intestinale registrata in presenza di malattia ha mostrato un incremento della concentrazione di ossigeno permettendo l’espansione di patogeni anaerobi facoltativi quali C. rodentium, EHEC e EPEC ma, soprattutto, di E.coli
• alterazioni anche a livello metabolico più generale con decremento degli intermedi per la sintesi di glucosio, grassi e alcuni amminoacidi (enzimi catalitici della carbossilazione del piruvato in acido oxalacetico ad esempio). 20 dei 23 COG (Clusters of Orthologous Groups) hanno inoltre mostrato una riduzione. Andamento analogo per 36 dei 43 KEGG individuati

Conclusioni

Per concludere dunque, l’analisi della flora batterica di polli con colibacillosi ha mostrato una proliferazione di E. coli accompagnata però da un’inaspettata resistenza antibiotica attribuibile ad altri ceppi suggerendo come il microambiente che si viene a creare sia di supporto per lo sviluppo dell’infezione.