La sindrome dell’intestino irritabile (IBS) è caratterizzata da cambiamenti sia di composizione sia di funzionalità del microbioma. 

Ciò emerge dall’integrazione di dati omici a livello trascrizionale e di metaboliti fecali aprendo la strada alla scoperta di nuovi meccanismi target alla base della patologia. 

Specifici metaboliti hanno poi mostrato di distinguere i sottotipi di IBS, diarroica o con costipazione, con una buona accuratezza. 

È quanto afferma lo studio coordinato da Jonathan P. Jacobs della University of California Los Angeles (USA), pubblicato su Microbiome.

Intestino irritabile, il ruolo del microbiota 

La sindrome dell’intestino irritabile (IBS) è il disturbo gastrointestinale più comune colpendo il 10-15% della popolazione americana. 

Diagnosticata principalmente sulla base sintomatologica (dolore associato a movimenti intestinali, infiammazione ecc.) è stata più recentemente correlata a un alterato microbioma intestinale, con risultati tuttavia discordanti. 

Tra le cause probabilmente l’elevata inter-variabilità e, spesso, il ridotto numero di soggetti coinvolti nei singoli studi. A tal proposito, i ricercatori hanno qui incluso 318 soggetti IBS e 177 controlli sani andandone ad analizzare la composizione e funzionalità del microbioma intestinale in associazione all’impronta metagenomica, transcrittomica e metabolomica. 

Dati demografici, informazioni sulla stile di vita ecc. sono stati raccolti come eventuali fattori confondenti. Di seguito le principali evidenze. 

 Iniziando da un’analisi generale si è visto come nel gruppo IBS:

• la maggior parte era donna (77% vs 60%)
• in termini di etnia, i bianchi non ispanici erano la maggioranza
• si ha una maggior tendenza a diete restrittive, soprattutto gluten- e lactose-free
• la sensitività viscerale e lo stress psicosomatico sono ugualmente più diffusi come del resto stati ansiosi e depressivi 

Passando quindi al microbiota, si sono registrate differenze significative a livello di composizione e funzionalità. Infatti: 

• nel gruppo IBS si è visto un aumento nell’abbondanza di Alistipes ihumii, Bacteroides dorei, Actinomyces odontolyticus e svariati membri del phylum Firmicutes quali Intestinibacter bartlettii e Roumboutsia ilealis. Di contro, si è osservata una riduzione di Facealibacterium prausnitzii e Bacteroides thetaiotaomicron
• ceppi con aumentata abbondanza trascrizionale nei soggetti con IBS sono Eggerthella lenta, due specie di Bacteroides (B. Dorei e B. fluxus), Phascolarctobacterium succinatutens, Blautia hydrogenotrophica, Prevotella timonsensis, Clostridium hylemonae, Catonella morbi e un non identificato Actinomyces. Decremento invece per Bilophila wadsworthia, Roseburia inulinivorans, Bifidobacterium animals, due specie di Bacteroides (B. plebeius e B. barnesiae)
• quattro transcritti hanno mostrato cambiamenti concordanti con la predizione metagenomica, quali un aumento nell’abbondanza di D-prolina reduttasi, 1,2-diaciglicerol-3-glucosiltransferasi e due componenti nel trasporto di fruttoligosaccaridi
• IBS ha mostrato inoltre un aumento significativo di 12 metaboliti, 9 dei quali classificati come lipidi (acidi grassi liberi, acidi biliari, sfingosine). L-urobilinogeno, 3-aminobutirrato e tiramina i restanti tre
• 14 metaboliti hanno invece registrato una diminuzione in IBS. Tra questi, 6 derivati amminoacidici (3-metilistidina, 3-aminoisobutirrato ecc,) oltre che a benzoato e due prodotti correlati, riboflavina e anserina.

Approccio multiomico

Andando a integrare le varie tipologie di dati seguendo un approccio multiomico si è poi mostrato come ci sia un’alterazione metabolica consistente tra i diversi dataset se confrontati i due gruppi, IBS e controlli. 

A essere particolarmente interessati il pathway di fermentazione dei carboidrati in propionato, tRNA sintetasi e, tra i metaboliti batterici, benzoato e gentisato hanno mostrato potere predittivo nel metagenoma, xanturenato con il metatrascrittoma. 

A contribuire maggiormente con la classificazione dei gruppi troviamo tre metaboliti batterici quali idrocinnamato e tiramina oltre al gentisato. A questi si aggiungono trascritti correlati al metabolismo dei fruttoligosaccaridi, acido citrico, sintetasi ed epimerasi.

54 transcritti batterici hanno poi dimostrato non solo di differenziare IBS e sani, ma anche i sottotipi di IBS, diarroica (IBS-D) e costipante (IBS-C). 51 di questi hanno registrato un aumento nel sottogruppo IBS-D inclusi molti associati con il metabolismo del mannosio, sintesi del D-glutammato e utilizzo di etanolammina. Analisi interomiche hanno poi dimostrato come:

• IBS-D sia associata a 140 trascritti RNA/DNA, dei quali 128 up-regolati
• 10 pathways sono arricchiti per differenti trascritti includendo metabolismo di fruttosio e mannosio
• a contribuire alla classificazione multiomica si ha il fumarato e trascritti nel metabolismo di fruttosio e mannosio, la biosintesi di terpenoidi, l’interconversione di pentosi e glucuronato e il metabolismo del propionato

Conclusioni

Per concludere quindi, in questo studio sono stati presentati i risultati della prima analisi di metatrascrittomica su grande scala attribuita a IBS e i suoi sottotipi. 

IBS sembrerebbe essere caratterizzata da cambiamenti sia compositivi sia funzionali. Fondamentale è risultato l’utilizzo di molteplici carboidrati fermentabili attraverso il pathway del succinato. 

I sottotipi di IBS hanno poi dimostrato addizionali peculiarità basate su una differente attività microbica, essenziale per la funzionalità intestinale. 

L’integrazione di metabolomica e metatrascrittomica ha quindi mostrato di fornire un quadro di malattia più completo. Ulteriori approfondimenti sui pathway identificati come alterati contribuiranno inoltre a una maggiore comprensione delle dinamiche di malattia.