Le infezioni respiratorie virali alterano il microbiota nasofaringeo provocandone uno sbilanciamento a favore di patogeni aerotolleranti e una diminuzione di diversità e ricchezza batterica.

È ciò che dimostra lo studio di Sophie Edouard dell’Aix-Marseille Université di Marsiglia e colleghi, recentemente pubblicato su European Journal of Clinical Microbiology & Infectious Diseases.

Virus influenzali, virus respiratori sinciziali, metapneuomovirus e rinovirus sono le principali fonti di malattie respiratorie, solitamente di scarsa o media gravità che tuttavia, in alcuni casi, possono portare a condizioni patologiche più severe soprattutto se all’infezione virale va ad aggiungersene un’altra di origine batterica prevalentemente riconducibile a Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenza, Moraxella catarrhalis e Staphylococcus aureus.

Microbioma respiratorio e infezioni virali

Il microbiota delle vie aeree è estremamente variabile sia da persona a persona a causa di fattori esterni come età, esposizione antibiotica, fumo o vaccini, sia all’interno dello stesso individuo in base alla sezione dell’apparato considerato. Ad esempio, scendendo verso i bronchi si verifica un graduale decremento della densità batterica.

Recentemente è stato inoltre dimostrato come il microbiota respiratorio di persone sane sia nel complesso differente da quello di soggetti con infezioni in corso o con patologie respiratorie croniche suggerendo un possibile ruolo della comunità batterica nel loro sviluppo e decorso.

Infatti, benché siano pochi ad oggi gli studi che indagano il legame diretto tra microbiota respiratorio e malattie virali, sembrerebbe confermata una pesante alterazione batterica locale direttamente correlabile alla presenza e gravità dell’infezione virale.

I ricercatori francesi hanno perciò voluto approfondire le evidenze in merito andando ad analizzare le eventuali modificazioni batteriche in occasione di comuni infezioni respiratorie attraverso uno studio caso-controllo condotto su 225 soggetti, 177 dei quali con sintomatologia da infezione respiratoria e 48 asintomatici sani.

Dei 177 riportanti i classici sintomi, 47 sono risultati negativi al test di effettiva presenza virale (casi virali negativi) mentre, dei 130 rimanenti (casi virali positivi), 26 hanno mostrato positività al virus per influenza A, 27 per influenza B, 26 per il virus respiratorio sinciziale, 28 per il metapneumovirus umano e infine 23 per rinovirus umano.

Dai 225 soggetti totali sono stati perciò prelevati tamponi di microbiota nasofaringeo e analizzati attraverso tecniche di sequenziamento genico 16S rRNA e metagenomica.

Complessivamente sono state ottenute 14 milioni di letture di sequenze geniche a loro volta classificate in 2023 OTUs corrispondenti a 24 phyla batterici. Nonostante sia stata anche qui osservata un’alta variabilità inter-individuale, i tre phyla dominanti per la maggior parte dei soggetti inclusi sono risultati essere Proteobacteria, Firmicutes e Actinobacteria.

Profilo microbico diverso in presenza di sindromi influenzali

Tutti i campioni prelevati dai casi, sia positivi che negativi al test virale, hanno presentato una conta batterica inferiore a quelli dei controlli sani oltre a una ridotta biodiversità.

Il gruppo dei casi virali positivi ha inoltre dimostrato i valori di alpha diversity più bassi (1.9 di media) superati dai casi virali negativi (2.3) e dai controlli (3.1)

Inoltre, in base all’analisi PCoA il microbiota dei pazienti ha dimostrato alta eterogeneità, ma analoga distribuzione dei clusters, che rendono i due sottogruppi praticamente indistinguibili tra loro.

Di contro, il microbiota dei controlli ha dimostrata bassa eterogeneità suggerendo perciò l’esistenza di un core microbico caratterizzante le situazioni di salute.

Infezioni delle vie respiratorie aumentano i batteri areotolleranti e riducono gli anaerobi

A livello di specie invece, l’analisi LEfSe ha mostrato nei campioni dei casi (positivi e negativi) un arricchimento di patogeni areotolleranti, ovvero organismi che non richiedono ossigeno per la loro sopravvivenza ma se esposti all’aria sono in grado di resistere agli stress ossidativi grazie a particolari enzimi, tra i quali troviamo:

• S. aureus
• H. influenzae
• Klebsiella pneumoniae
• Staphylococcus epidermidis
• S. pneumoniae
• Serratia marcescens
• Moraxella catarrhalis
• Enterobacter aerogenes

Oltre a questi, è stato riscontrato un arricchimento anche di Dolosigranulum pigrum, Corynebacterium propinquum/pseudodiphteriticum e Corynebacterium macginleyi nonostante siano raramente associati allo sviluppo di infezioni. Non è stato tuttavia riscontrato un distinto profilo microbico in base al virus causa dell’infezione.

Il microbiota dei controlli ha invece mostrato alte concentrazioni di comuni batteri commensali e anaerobi presenti nel tratto nasofaringeo inclusi Streptococcus orale e differenti specie di Rothia spp., Veillonella spp., Prevotella spp. e Neisseria spp.

È stata poi valutata l’espressione dei batteri anaerobi tra i controlli e i casi dimostrando che:

• Il 39% delle specie che hanno mostrato un aumento nei controlli appartenevano alla categoria di batteri strettamente anaerobi vs un 13% nei casi virali positivi
• Solo il 6% delle specie arricchite nei casi virali positivi era anaerobio, il 30% nei casi virali negativi

Da ultimo, sulla base dei dati raccolti nelle prime fasi del progetto, sono state condotte analisi più approfondite per caratterizzare un gruppo di batteri comuni a tutti e 3 i gruppi in studio definendo come “core batterico-50%” il gruppo di OTUs presenti in almeno la metà degli individui. Nel dettaglio, il “core batterico-50%”:

• è risultato composto rispettivamente da 60 specie nei controlli, da 15 nei casi virali positivi e da 17 in quelli negativi. Inoltre, 52 specie caratterizzanti il “core-batterico 50%” dei controlli sono risultati del tutto mancanti nei casi
• rappresenta il 12% di tutte le specie riscontrate nei controlli vs un 2.7% dei casi virali negativi e un 1.9% di quelli positivi
• non contiene specie anaerobie nei casi
• nei soggetti sani ha dimostrato prevalenza di Prevotella spp. a livello di genere, ceppo anaerobio in senso stretto

In conclusione dunque, questo studio ha dimostrato come il microbiota nasofaringeo di soggetti sani sia caratterizzato da un diverso rapporto di batteri aerotolleranti e anaerobi rispetto a individui con sintomi da infezioni respiratorie.

In particolare:

• le infezioni respiratorie sono associate a un decremento di batteri anaerobi correlata ad una predominanza di specie aereotolleranti, frequenti patogeni respiratori
• la composizione dei microbiota nasofaringeo in situazioni di infezione è caratterizzata da un’alta eterogeneità, ridotta nei controlli
• patologie respiratorie, infezioni virali incluse, presentano ridotta diversità e ricchezza batterica a livello nasofaringeo

Considerando dunque il coinvolgimento della componente batterica qui dimostrata, la messa a punto di terapie volte a sostenere un profilo fisiologico del microbiota nasofaringeo potrebbe quindi essere un valido aiuto nella prevenzione e trattamento delle infezioni virali più comuni al fine di evitarne anche episodi di recidiva o peggioramento.