(Microbioma intestinale-Immagine Credito: Navid Marvi, per gentile concessione della Carnegie Institution for Science).
Il ruolo del caso nella composizione del microbioma
Il microbioma intestinale è un ecosistema di centinaia o migliaia di specie microbiche che vivono all’interno del corpo umano. Queste popolazioni influenzano la nostra salute, fertilità e persino la nostra longevità. Ma come arrivano a noi?
Il nuovo lavoro collaborativo guidato da William Ludington di Carnegie rivela dettagli cruciali su come vengono acquisite le comunità batteriche che compongono ciascuno dei nostri microbiomi intestinali individuali. Questi risultati, pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences, hanno importanti implicazioni per trattamenti come i trapianti fecali e la somministrazione di probiotici.
“C’è un’enorme quantità di variazione nella composizione del microbioma tra gli individui”, ha spiegato Ludington. “Ad esempio, se si osserva la somma totale di tutte le specie batteriche che si sono adattate a vivere nei sistemi gastrointestinali degli esseri umani, la maggior parte di queste non è presente nella maggior parte delle persone. Ecco quanto sono incredibilmente diverse queste popolazioni microbiche intestinali”.
Una combinazione di elementi, tra cui genetica, dieta e ambiente, contribuisce alle differenze tra i nostri microbiomi. Ma non c’è una linea diretta tra questi input e le specie che colonizzano con successo le nostre viscere. C’è un elemento di possibilità in gioco ogni volta che veniamo esposti a un nuovo microbo sul fatto che verrà acquisito e diventerà un membro del nostro ecosistema intestinale. Ludington e i suoi collaboratori si sono proposti di comprendere i fattori che determinano le probabilità di questo processo di colonizzazione.
Sebbene molti ricercatori abbiano studiato le composizioni del microbioma nelle popolazioni naturali, ci sono stati pochi tentativi di utilizzare un ambiente controllato per rivelare il processo mediante il quale nuove specie si uniscono con successo all’ecosistema microbico intestinale. Ludington e i suoi collaboratori, Eric Jones e David Sivak della Simon Fraser University e Jean Carlson della UC Santa Barbara, hanno sviluppato un nuovo modello ecologico per capire come acquisiamo lo specifico mix di microbi che sono individuali per le nostre particolari comunità intestinali.
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Lavorando sui microbiomi dei moscerini della frutta, relativamente molto meno complicati, il team ha dimostrato che l’esposizione a una specie microbica non garantisce la sua riuscita incorporazione nell’ecosistema del microbioma. Hanno scoperto che lo stato del microbioma e le interazioni tra le specie membri del microbioma esistenti determinano le probabilità che un batterio appena incontrato venga aggiunto al mix.
“Anche tra mosche geneticamente identiche che vivevano nello stesso alloggio e venivano nutrite con le stesse diete, abbiamo visto variazioni nella composizione del microbioma”, ha detto Sivak.
I ricercatori hanno quindi utilizzato questi risultati per costruire modelli matematici che potrebbero sondare scenari sempre più complessi mediante i quali è possibile acquisire nuove specie di microbiomi, portando alla comprensione rivoluzionaria dei fattori della comunità che modellano l’appartenenza all’ecosistema del microbioma.
“Pensa alla composizione del microbioma come a una grande festa in cui le dinamiche sociali determinano chi parte presto e chi rimane fino all’alba”, ha affermato Ludington.
Jones, primo autore del documento, ha aggiunto: “La colonizzazione batterica dipende da una serie di fattori complicati che stiamo appena iniziando a capire. Abbiamo mostrato, ad esempio, che alcuni gruppi di specie facilitano la reciproca colonizzazione e hanno quindi maggiori probabilità di coesistere”.
Queste interazioni di gruppo hanno implicazioni interessanti sul modo in cui i microbiomi vengono trasmessi tra gli individui, incluso il modo in cui i professionisti medici potrebbero guidare il microbioma di una persona verso la composizione desiderata.
“La bellezza dell’approccio matematico che abbiamo implementato è che riconosce che la colonizzazione è un gioco di dadi, ma ora siamo in grado di attribuire il peso dei dadi alle interazioni biologiche con una base molecolare che è stata affinata dall’evoluzione”, ha affermato Carlson.
I risultati del team forniscono un quadro per esaminare quantitativamente i meccanismi da cui dipendono terapie come i trapianti fecali e i probiotici, avanzando verso l’obiettivo finale della medicina personalizzata del microbioma.
Fonte:Scitechdaily
