Stato dell’arte
L’incidenza globale delle infezioni da Clostridioides difficile (CDI) è in netto aumento, soprattutto tra gli over 65 in quanto soggetti che utilizzano con maggior frequenza antibiotici. La comunità microbica intestinale ha dimostrato di essere importante durante l’infezione, ma ci sono pochi esempi che illustrano come le interazioni microbiche possano influenzare la virulenza dei patogeni invasori. Il metabolismo enterococcico e, nello specifico, i livelli di arginina e ornitina, potrebbe avere un ruolo nella patogenesi delle infezioni da C. difficile.
Cosa aggiunge questa ricerca
Lo studio mostra come l’espansione di enterococchi resistenti agli antibiotici, attraverso la produzione di amminoacidi fermentescibili tra cui leucina e ornitina, aumenti la fitness di C. Difficile e la sua virulenza.
Conclusioni
Il gruppo di studio analizzando il microbiota fecale dei bambini con intestino irritabile (IBS) e infezione da C. difficile, caratterizzato dalla prevalenza di ornitina e leucina, ha mostrato per la prima una forte correlazione con i carichi di C. difficile. Manipolare il metabolismo enterococcico potrebbe permettere di trattare, o quantomeno attenuare la sintomatologia derivante dall’infezione da C. difficile.
La normale presenza, nel nostro microbiota, di batteri del genere Enterococcus resistenti agli antibiotici esacerba la virulenza di quegli stessi microrganismi contro cui si mobilita il nostro sistema immunitario. D’altra parte, il rilascio di tossina da parte di C. difficile e la conseguente infiammazione, che oscilla da diarree autolimitanti fino a colite pseudomembranosa e megacolon tossico, favoriscono la moltiplicazione enterococcica.
Alexander B. Smith e collaboratori hanno analizzato il legame tra enterococchi e C. difficile, nell’intento di ampliare la conoscenza sul ruolo dei priminella suscettibilità all’infezione da C. difficile (CDI) e negli esiti clinici. Lo studio, pubblicato di recente su Nature, conferma il ruolo della via dell’arginina deaminasi (ADI) nell’infezione da C. difficile.
La presenza di E. faecalis peggiora la prognosi
I modelli animali sono stati trattati con cefoperazone e, in seguito alla deplezione degli enterococchi, sono stati infettati con C. difficile. I topi hanno mostrato una robusta colonizzazione del patogeno, con un afflusso di arginina nel cieco e nelle feci e bassi livelli di ornitina.
Per sondare il ruolo della deplezione batterica, è stato introdotto un ceppo di Enterococcus faecalis OG1RF subito prima dell’insorgenza dell’infezione, che ha determinato una proliferazione del C. difficile nell’intestino dei topi il giorno dopo.
Inoltre, è stata riscontrata una maggiore quantità di tossine nelle feci, al pari di quanto accadeva nei pazienti pediatrici con infezione da C. difficile esposti a diversi ceppi di E. faecalis ed E. faecium – associati anche a un aumento sierico di globuli bianchi.
I ceppi sono stati isolati per l’analisi genomica che ha rilevato l’esistenza di cluster di sequenza codificanti elementi genici mobili, trasferiti orizzontalmente da C. difficile a E. faecalis OG1RF, come nel caso della proteina di superficie CD0386 che ne migliorava la fitness nell’intestino.
La via dell’arginina deaminasi (ADI) condiziona la virulenza del C. difficile
Gli autori suggeriscono che, attraverso il percorso dell’ADI, E. faecalis migliora l’adattamento all’ambiente e le capacità riproduttive di C. difficile grazie allo scambio di ornitina, fornendo contemporaneamente segnali metabolici attraverso l’esaurimento dell’arginina a aumentando la virulenza del Clostridiales.
Questo ruolo degli enterococchi nell’aumentare la produzione di tossina di C. difficile è coerente con i risultati di un altro recente studio sui topi di co-infezione tra C. difficile e VRE (Vancomycin-resistant Enterococcus – E. faecium e E. faecalis). E. faecalis catabolizza l’arginina per produrre energia, convertendola in ornitina attraverso l’arginina deiminasi (ADI) – ritrovata in Lachnospiraceae ed Eggerthellaceae, prevalenti nei pazienti adulti con CDI – ed espulsa dal citoplasma grazie all’antiporter arcD.
Per questo, le cellule di C. difficile coltivate in supernatanti di un mutante di E. faecalis con l’antiporter arcD difettoso mostrano un significativo deficit di crescita, nonché di ornitina. Infatti, topi germ freeconfettati con C. difficile ed E. faecalis arcD hanno riportato alti livelli di ornitina e assenza di arginina luminale, con una diminuzione dei titoli di tossine nelle feci e della gravità della patologia.
Conclusioni
«Comprendere il ruolo del metabolismo enterococcico nella patogenesi del C. difficile e manipolarlo a favore dell’ambiente intestinale, potrebbe aprire la strada alla possibilità di trattare l’infezione da C. difficile (CDI)» sottolineano in conclusione gli Autori, che però avvertono: «sebbene abbiamo mostrato che gli enterococchi rimodellano l’ambiente metabolico nell’intestino favorendo la colonizzazione di C. difficile e supportando le manifestazioni della malattia attraverso la via dell’ADI, abbiamo eseguito studi meccanicistici utilizzando il ceppo di E. faecalis OG1RF e solo ceppo CD196 di C. difficile. Ulteriori studi che testano sistematicamente i meccanismi di interazione tra una varietà di ceppi di enterococchi e C. difficile sono necessari».
