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Microbiota intestinale fondamentale per la salute del cane

Anche nei cani un microbiota intestinale in equilibrio favorisce la salute. A fare il punto è una review su Frontiers in Veterinary Science. Vediamola.
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Microbiota intestinale fondamentale per la salute del cane

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In questo articolo

• Microbiota gastrointestinale “sano”
• Come la dieta modifica il microbiota
• Come cambia il microbiota con il passare degli anni?
• Microbiota intestinale in presenza di patologia
• Impatto delle terapie sul microbioma intestinale
• Conclusioni

Stato dell’arte
Il microbiota intestinale ha un ruolo fondamentale nella salute generale dell’ospite. Il recente avanzamento delle tecniche di analisi consentono una più precisa e ampia caratterizzazione anche in ambito veterinario.

Cosa aggiunge questa ricerca
La revisione ha lo scopo di riassumere le conoscenze relative al ruolo del microbiota intestinale e dell’associato metaboloma nella salute gastrointestinale dei cani.

Conclusioni
Anche nei cani, un microbiota in equilibrio è sinonimo di salute. Età, dieta e fattori ambientali possono tuttavia alterarlo. Conoscerne le caratteristiche fisiologiche è fondamentale per intervenire in situazioni patologiche.

Come per l’uomo, anche nei cani un microbiota intestinale in equilibrio favorisce la salute generale. Grazie all’avanzamento delle tecniche di indagine la sua caratterizzazione è sempre più precisa e ampia permettendo un’eventuale intervento per il suo ripristino in situazioni di patologia.

L’ammontare delle evidenze è in crescente aumento. A fare il punto sono Rachel Pilla e Jan S. Suchodolski con un lavoro di revisione di recente pubblicazione su Frontiers in Veterinary Science. Vediamone i punti principali.

Microbiota gastrointestinale “sano”

Il microbiota gastrointestinale è composto per la maggior parte da batteri, ma anche da archeae, virus e microorganismi eucariotici che coesistono e collaborano per il mantenimento di un equilibrio generale.

Molti sono però i fattori che ne influenzano le condizioni e caratteristiche pur mantenendone “la normalità”. Tra questi troviamo principalmente la porzione di tratto intestinale, la dieta e l’età.

L’abbondanza e la ricchezza batterica aumenta infatti lungo il tratto partendo da una media di 102 CFU nella porzione iniziale per finire con 1011-14 CFU nel lume intestinale. L’espressione e la presenza di determinati ceppi piuttosto che altri è essenzialmente correlata alla funzione di quel tratto.

A prescindere dalla tecnica utilizzata per la loro determinazione è tuttavia possibile identificare un core batterico comune.

Il microbioma fecale di cani sani è infatti generalmente dominato dai phyla Fusobacteria, Bacteroidetes e Firmicutes seguiti a distanza da Proteobacteria e Actinobacteria. Nel dettaglio:

  • all’interno del phylum Firmicutes, particolarmente espressa è la classe Clostridia (Clostridium cluster IV – Ruminococcaceae, Faecalibacterium prausnitzii; cluster XI – Peptostreptococcaceae; cluster XIVa – Lachnospiraceae e Blautia spp.) seguita da Bacilli (Lactobacillales –Streptococcus e Lactobacillus) ed Erysipelotrichi (Turicibacter, Catenibacterium e Coprobacillus)
  • per i Bacteroidetes i generi Prevotella, Bacteroides e Megamonas sono sia i prevalenti sia i più soggetti a variazione intra-individuale.
  • Fusobacterium è il genere più espresso per il phylum Fusobacteria in cani sani. Interessante notare come nell’uomo un aumento di Fusobacterium sia di contro associato a disturbi gastrointestinali suggerendo un ruolo specie specifico di questo ceppo.

Come la dieta modifica il microbiota

Valutando poi l’impatto della dieta, la maggior parte degli studi disponibili sono basati su un’alimentazione a base di cibo estruso (ottenuto dal mescolamento e omogeneizzazione di diversi ingredienti, carboidrati principalmente, formulati nella dieta per sottoporli ad un processo termico, di pressione e di umidità al fine di dare consistenza e aumentare la digeribilità) che rappresenta il 95% della comune alimentazione dei cani.

Se, come per l’uomo, l’aumento dell’apporto di fibre si traduce in un incremento di Firmicutes e una diminuzione di Fusobacteria e Proteobacteria, l’origine dei nutrienti non sembra avere un impatto significativo. Cibo estruso contenente solo proteine di origine vegetale ha infatti mostrato un impatto analogo alla classica formulazione contenente anche proteine animali.

Di crescente adozione è anche la dieta a base di carne cruda (raw diet), ricca perciò in proteine ma povera di carboidrati, grassi e fibre e quella “home-made” (BARF, Bones and Raw Food) ottenuta dalla combinazione di carne e verdure. Sebbene questi due regimi diano alterazioni analoghe rispetto alla dieta commerciale con gli estrusi ne sono state evidenziate peculiarità di espressione. A tal proposito:

  • esemplari alimentati con carne cruda hanno infatti mostrato una complessiva diminuzione di generi associati alla digestione di fibre e produzione di acidi grassi a catena corta quali Peptostreptococcus e Faecalibacterium (Fimicutes), Bacteroides e Prevotella (phylum Bacteroidetes). Di contro, un aumento è stato registrato da Proteobacteria e Fusobacteria (genere Fusobacterium), oltre che da, nel phylum Firmicutes, di Lactobacillus e Clostridium (Clostridiaceae). Nonostante l’aumento di questo ultimo genere sia solitamente associato allo sviluppo di disturbi gastrointestinali (Clostridium perfringens e Clostridioides difficile in particolare), in questi esemplari sembrerebbe invece promuovere invece la digestione delle proteine. Possibile anche il loro coinvolgimento nella produzione di acidi grassi a catena corta
  • la dieta BARF ha invece mostrato di impattare principalmente sul metaboloma aumentando i livelli di neurotrasmettitori quali GABA (acido gamma-aminobutirrico) e serotonina

Come cambia il microbiota con il passare degli anni?

Al pari dell’uomo, la colonizzazione batterica anche per i cani la colonizzazione batterica inizia prima della nascita con condizionamenti anche dalla modalità di parto seppur gli effetti dell’intervento cesareo non siano del tutto esplorati in ambito veterinario.

La maturazione del microbiota avviene però con lo svezzamento. Mentre nelle prime settimane di vita l’espressione batterica intestinale è principalmente a carico di Proteobacteria, già dalla nona settimana si verifica un riarrangiamento dei rapporti con un loro decremento a favore di Faecalibacterium spp. e Clostridium hiranonis.

Una volta raggiunta l’età adulta, anche la componente batterica dei cani mantiene una certa stabilità temporale in condizioni fisiologiche. Con la vecchiaia si assiste tuttavia a un’ulteriore alterazione nelle caratteristiche batteriche con un generale decremento di diversità. Studi su cani anziani sono però ancora scarsi.

L’ambiente, la coabitazione in particolare, ha inoltre dimostrato di influenzare la composizione batterica intestinale soprattutto nel periodo della maturazione ma anche in età adulta.

Microbiota intestinale in presenza di patologia

Oltre a dieta, età e ambiente, svariati sono i disturbi e patologie sistemiche o localizzate che influenzano o sono influenzate dal microbioma intestinale e associate a disbiosi. La disbiosi intestinale è di fatto un’alterazione nella composizione del microbioma con conseguenti cambiamenti funzionali (metabolici, immunitari, infiammatori) a discapito della salute dell’ospite. Nei cani, l’incremento di ceppi anaerobi facoltativi della famiglia Enterobacteriaceae è il più comune marcatore di disbiosi.

Vediamo dunque qualche esempio di disbiosi correlato ai principali disturbi gastrointestinali.

  • in casi di diarrea acuta non complicata (AD), la disbiosi è principalmente descritta da una diminuzione di diversità soprattutto a carico di un decremento di ceppi producenti acidi grassi a corta catena come Blautia spp., Ruminococcus spp., Faecalibacterium praunitzii, e Turicibacter spp., contrapposto a un aumento del genere Clostridium
  • con sindrome diarroica emorragica (AHDS) si registra una diminuzione dell’abbondanza relativa di Ruminococcaceae, e Faecalibacterium spp. Il decorso della patologia ha inoltre dimostrato una possibile associazione con Clostridium perfringens probabilmente a carico della tossina (netF) prodotta e con attività necrotizzante
  • in casi di enteropatie croniche, l’over-espressione fecale di gamma-Proteobateria (E. coli ed Enterobacteriaceae  per esempio) e Streptococcus spp. (classe  Bacilli) sono tratti caratteristici della disbiosi. Di contro, Blautia spp. (Clostridia), Faecalibacterium spp. (Clostridia), Turicibacter spp.(Erysipelotrichia) hanno registrato un significativo decremento seguiti da Fusobacterium spp. (Fusobacteriia) e Clostridium hiranonis  (Clostridia). Tra le enteropatie croniche, l’IBD (idiopathic inflammatory bowel disease) è forse la più comune e più studiata e caratterizzata da un decremento della diversità batterica. Particolarmente ridotta è infatti l’espressione di Fusobacteria (phylum Bacteroidetes), le famiglie Bacteroidaceae e  Prevotellaceae (e.g., genus Prevotella) in particolare. Appartenenti al phylum Firmicutes diminuite sono invece risultate le famiglie Ruminococcaceae (genere Ruminococcus), Veillonellaceae (genere Megamonas) e Lachnospiraceae

Impatto delle terapie sul microbioma intestinale

La manipolazione della componente batterica è ormai spesso considerata come parte del trattamento dei disturbi gastrointestinali. Antibiotici, probiotici e trapianti fecali hanno infatti lo scopo di rimpiazzare i patogeni favorendo invece la proliferazione di quelli “buoni”. Data la complessità del microbioma l’intervento non è però semplice e dai risultati univoci.

La terapia antibiotica in primis, utilizzata per combattere i patogeni responsabili dell’infezione impatta anche sulla restante popolazione batterica (gli antibiotici ad ampio spettro in particolare) contribuendo alla disbiosi e, soprattutto se adottata per lungo periodo, all’insorgenza di resistenza terapeutica. La loro somministrazione si sta quindi via via limitando ai casi realmente necessari. Con sindrome di diarrea emorragica o di diarrea cronica ad esempio l’effetto di antibiotici quali tilosina o metronidazolo è risultato comparabile al placebo in termini di mortalità e remissione.

In aiuto al microbioma arrivano però formulazioni probiotiche e/o prebiotiche (sinbionti se in combinazione) da somministrare singole o come supplemento a una terapia farmacologica.

Tra i prebiotici più utilizzati nei cani troviamo quelli a base di fibre di patata e soia attive nel favorire la proliferazione di Firmicutes (Clostridium clusters IV -Ruminococcaceae, Faecalibacterium prausnitzii- ; cluster XIVa – Lachnospiraceae, Blautia spp.). Prebiotici a base di inulina hanno invece mostrato di arricchire l’espressione delle famiglie Erysipelotrichaceae e Turicibacteraceae (Firmicutes) con, di contro, una diminuzione di Proteobacteria (e.g., Enterobacteriaceae).

Passando invece ai probiotici, i risultati contrastanti non permettono di trarre una conclusione definitiva considerando soprattutto le differenze ceppo-specifiche e dipendenti dal quadro clinico dell’animale. Effetti positivi sembrerebbero però esser ottenuti in presenza di IBD.

Altrettanto incerto è l’effetto del trapianto di microbioma fecale. Se nell’uomo ha dimostrato efficacia nel trattare l’infezione da Clostridium difficile, ulteriori ricerche sono necessarie in ambito veterinario nonostante i promettenti dati preliminari.

Conclusioni

Per concludere dunque, la composizione del microbioma nei cani è correlata alla loro salute, gastrointestinale e non. Approfondire ulteriormente le conoscenze è quindi fondamentale per l’ottimizzazione degli interventi basati sulla componente batterica.

Silvia Radrezza
Laureata in Farmacia presso l’Univ. degli Studi di Ferrara, consegue un Master di 1° livello in Ricerca Clinica all’ Univ. degli Studi di Milano. Borsista all’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri IRCCS dal 2017 al 2018, è ora post-doc presso Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics a Dresda (Germania).

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