Un nuovo studio dimostra che la composizione e la funzione del microbiota intestinale cambiano rapidamente in risposta a patogeni come Salmonella e Candida. La ricerca, guidata da Jennifer Bratburd e Caitlin Keller dell’Università del Wisconsin, Madison, è stata pubblicata sulla rivista mBio.
Ogni anno negli Stati Uniti l’agente patogeno batterico intestinale Salmonella enterica Serovar Typhimurium infetta più di 1 milione di persone e il patogeno fungino opportunistico Candida albicans causa circa 46.000 casi di candidosi invasiva, una grave infezione che può colpire il sangue, il cuore e il cervello.
È noto che il microbiota intestinale conferisce resistenza agli agenti patogeni come la Salmonella e la Candida, ma il modo in cui i microbi intestinali e gli agenti patogeni interagiscono e quali metaboliti sono coinvolti in questo processo è scarsamente compreso.
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno cercato di identificare i cambiamenti nella composizione e nella funzione del microbiota intestinale usando topi infettati da Salmonella o Candida.
L’infezione da Salmonella cambia la composizione del microbiota intestinale
Il team ha preso topi di 8-12 settimane privi di germi e ne ha tenuti alcuni privi di germi (GF – germ free), mentre altri sono stati colonizzati con una comunità di microbiota umano (HUM) per 2 settimane. Quindi, tutti i topi sono stati infettati con Salmonella enterica Typhimurium o Candida albicans.
Tre giorni dopo l’infezione, i topi HUM infettati con Salmonella hanno perso in media il 14,3% del loro peso corporeo, il che è significativo quando confrontato con il peso perso sia dai topi GF infettati da Candida sia da quelli HUM infettati da Candida, i quali hanno guadagnato in media rispettivamente lo 0,8% e il 2,0% del loro peso originale.
Successivamente, i ricercatori hanno sequenziato il DNA batterico dalle feci di topi infettati e non infettati. Prima dell’infezione, i batteri più abbondanti erano Bacteroides cellulosilyticus, Subdoligranulum variabile, Bacteroides cellulosilyticus, Akkermansia muciniphila e Clostridium bolteae.
Tre giorni dopo che i topi HUM sono stati infettati da Salmonella, la loro diversità microbica intestinale è diminuita sostanzialmente e il loro microbiota è diventato dominato da Salmonella e altri ceppi di Enterobacteriaceae. La struttura della comunità dei topi infettati da Candida non è risultata significativamente diversa da quella dei topi non infettati ed è rimasta la stessa per tutto il periodo dell’infezione.
Le infezioni da Salmonella e Candida cambiano il profilo metabolico del microbiota
Per caratterizzare i cambiamenti nei metaboliti dovuti alle alterazioni del microbiota intestinale, i ricercatori hanno eseguito la cromatografia liquida-spettrometria di massa su campioni di cieco prelevati da topi infettati e non infettati.
I metabolomi dell’intestino di topi infettati da Salmonella, da Candida e non infettati si sono raggruppati in cluster separati, suggererendo cambiamenti metabolici distinti in risposta a un patogeno batterico virulento come la Salmonella e a un agente patogeno fungino opportunistico come la Candida.
Nei topi HUM infettati da Salmonella, composti come il glutatione disolfuro, il glutatione cisteina disolfuro e l’idrossibutirrilcarnitina sono risultati presenti in grande abbondanza. Poiché il metabolismo del glutatione è importante per proteggere l’ospite dallo stress ossidativo, i ricercatori ipotizzano che i microbi intestinali producano livelli aumentati di metaboliti del glutatione in risposta allo stress ossidativo causato dall’infezione da Salmonella.
In conclusione, lo studio ha investigato i cambiamenti nella struttura e nella funzione del microbiota intestinale durante l’infezione da Salmonella e Candida, facendo luce sull’interazione tra il microbiota intestinale e questi agenti patogeni. Studi futuri che caratterizzino ulteriormente questa interazione contribuiranno a sviluppare terapie basate sul microbiota migliori, incluse quelle che impiegano composti microbici.
Traduzione dall’inglese a cura della redazione
