Il microbioma intestinale di pazienti pediatrici con malattia ematologica, nella fattispecie leucemia infantile,  e sottoposti a trapianto di cellule staminali ematopoietiche presenta una maggiore espressione e varietà di geni implicati nella resistenza anti-microbica, fattori limitanti il successo terapeutico.

Lo dimostra lo studio tutto italiano coordinato da Federica d’Amico dell’Università di Bologna, di recente pubblicato su Scientific Reports.

L’antibiotico resistenza è uno dei principali problemi di salute pubblica mondiale. Lo è ancora di più per pazienti con patologie per le quali la profilassi con tali farmaci è standard, quelle ematologiche per esempio. La prolungata esposizione comporta infatti l’accumulo di geni di resistenza anti-microbica (AMR) oltre che lo sviluppo di veri e propri ceppi antibiotico-resistenti (ARB). Si parla quindi nel complesso di “resistoma intestinale“. Se questo quadro è noto da un po’, solo con le recenti tecniche di analisi è possibile però apprezzarne la reale complessità e portata.

A tal proposito, i ricercatori applicando un approccio di metagenomica completa hanno analizzato il DNA batterico fecale di otto soggetti affetti da leucemia infantile, prima e dopo il trapianto di cellule staminali ematopoietiche (trapianto di midollo osseo) risalendo alla struttura del resistoma intestinale ed evoluzione in seguito all’intervento. Quattro degli otto pazienti hanno sviluppato reazione autoimmune (anti-graft versus host diseaese). I dati sono poi stati confrontati con quelli già ottenuti da 10 controlli sani adulti in un precedente studio. Ecco cosa si è visto.

Resistoma nel pre-trapianto

Dall’analisi complessiva dei 32 campioni fecali raccolti, prima e dopo il trapianto, sono stati identificate 45 “unità di antibiotico resistenza” o ARUs che raggruppano diversi AMR. Confrontando questi dati con quelli dello studio condotto su soggetti sani (Rampelli et al.) è emersa una netta separazione nella composizione intestinale dei geni AMR tra pazienti pre-intervento e controlli sani in base all’analisi PCoA.

In particolare, nel gruppo pazienti si è registrato un arricchimento dei geni AMR implicati nella resistenza ai macrolidi (ARU38). Di contro, quelli per la resistenza a tetracicline (ARUs 4 E 24) e ai beta-lattami (ARU26) nei controlli.

Resistoma dopo il trapianto

Dopo il trapianto di midollo, in quattro degli otto pazienti si è sviluppata reazione autoimmune di rigetto (dal primo al quarto grado). È stato quindi confrontato non solo il profilo del resistoma prima e dopo l’intervento ma anche in base all’eventuale rigetto per evidenziarne una possibile implicazione.

• pazienti con rigetto hanno mostrato una traiettoria di resistoma peculiare dopo il trapianto con un maggior arricchimento di geni AMR rispetto alla controparte appartenenti soprattutto a classi di resistenza a macrolidi e amminoglicosidi
• ARU4 in particolare ha mostrato un incremento di espressione notevole nel sottogruppo con rigetto nel post-intervento, anche a due mesi distanza. Nei restanti soggetti ha registrato invece valori paragonabili alla fase iniziale e stabili nel tempo
• soggetti con rigetto grave (3° e 4° grado) hanno presentato le maggiori espressioni di ARU26 (beta-lattamasi) e ARU38 (eritromicina)

Il resistoma a livello tassonomico

I 45 ARUs identificati sono quindi stati analizzati a livello tassonomico evidenziando un’ampia distribuzione di microorganismi, intestinali e ambientali.

Focalizzandosi sui geni AMR caratterizzanti i pazienti con rigetto si è visto che:

• quelli presenti dopo il trapianto risultavano assegnati a specie batteriche sia originarie dall’intestino come Bacteroidaceae, Enterobacteriaceae, Enterococcaceae, Eubacteriaceae e Streptococcaceae sia ambientali ossia Pseudomonadaceae e Sphingobacteriaceae
• di contro, gli ARUs presenti già prima del trapianto ma arricchiti con l’intervento hanno mostrato un’origine prevalentemente intestinale. Nel dettaglio:
  • ARU4 è stato riscontrato in numerosi ceppi fisiologici come Bifidobacteriaceae, Bacteroidaceae, Clostridiaceae, Enterobacteriaceae, Enterococcaceae, Eubacteriaceae, Lachnospiraceae o Streptococcaceae
  •  ARU26 è stato assegnato a Bacteroides sp. D1, Prevotella intermedia, Capnocytophaga ochracea, Bacteroides fragilis
  • ARU38 a B. fragilis e Bacteroides sp

In conclusione dunque, il resistoma ha dimostrato elevata plasticità in risposta a un intervento ad alto impatto immunitario come può essere il trapianto di midollo e relativa profilassi terapeutica. Inoltre, l’arricchimento di geni di resistenza anti-microbica non si è mostrato specifico per l’antibiotico somministrato ma a più ampio raggio, soprattutto in presenza di rigetto.

Seppur preliminare quindi, lo studio sottolinea l’importanza di approfondire le conoscenze relative al resistoma intestinale in pazienti pediatrici sottoposti a trapianto di cellule staminali ematopoietiche al fine di indirizzare al meglio la terapia post-intervento.