• Il primo studio sui rapaci selvatici
• Analisi globale del microbiota dei rapaci
• Antibiotici e antifungini non modificano il microbiota
• Come cambia il microbiota intestinale nei soggetti in cattività

Stato dell’arte
Il microbiota svolge un ruolo molto importante nella digestione e nella risposta immunitaria. Sul microbiota dell’uomo e di altri organismi modello sono disponibili diverse informazioni, poco invece si sa su quello appartenente al tratto gastrointestinale di animali selvatici.

Cosa aggiunge questa ricerca
Gli animali ricoverati presso la clinica Tufts Wildlife del Cummings School of Veterinary Medicine, Università di Tuft, rappresentano una grande opportunità per studiare il microbiota batterico degli uccelli. Questa raccolta comprende 46 campioni fecali provenienti da rapaci di 7 specie diverse della famiglia dei Strigiformes, Accipitriformes e Falconiformes, con storie cliniche diverse.

Conclusioni
Lo studio del microbioma intestinale degli animali selvatici è di considerevole importanza per capire come rispondono alla cattività e per ottimizzare la riabilitazione alla vita solitaria.

In uno studio pubblicato su Animal Microbiome, il microbiota fecale di 46 rapaci di 7 specie diverse è stato decifrato grazie all’osservazione di un gruppo di uccelli a cui è stata data la possibilità di essere reintegrati nella vita selvatica.

Mentre la beta diversità è risultata molto elevata, la diversità globale del microbiota non segue la tassonomia dell’ospite. Inoltre è stata riscontrata una significativa influenza sulla composizione del microbiota esercitata dalla cattività: il cambiamento nel profilo microbiotico è dominato da una espansione nella proporzione di Actinobacteria. Trattamenti farmacologici con antimicrobici non ha prodotto nessun effetto significativo sulla alfa diversità del microbiota dei rapaci.

Il primo studio sui rapaci selvatici

Oliveira et al. presentano il primo studio ad analizzare il più grande numero di microbioti derivanti da rapaci.

L’interesse per il microbioma intestinale sta crescendo sempre di più insieme al riconoscimento del suo ruolo cruciale nella salute degli animali e dell’uomo, del suo impatto sull’assorbimento dei nutrienti, sul sistema immunitario e sugli altri processi fisiologici.

Nelle specie selvatiche, la caratterizzazione del microbioma sta diventando uno strumento di conservazione, soprattutto per l’allevamento di prigionieri e per la gestione di specie in via d’estinzione.

Gli studi riguardanti il microbioma intestinale di animali selvatici stanno crescendo, anche se a quanto pare più del 90% riguarda i mammiferi. Gli studi sugli uccelli riguardano soprattutto gruppi tassonomici di volatili: infatti, per quanto gli autori attestino, il microbioma intestinale degli uccelli carnivori non è ancora stato indagato mediante tecnologie moderne come il sequenziamento.

Di solito, studi riguardanti il microbiota di animali selvatici sono caratterizzati da alcuni limiti come la grandezza del numero dei campioni, il campionamento di organismi opportunistici e alcune variabili incontrollate ambientali (dieta, età, sesso, etc). La ricerca dell’effetto della cattività sul microbiota intestinale è stato confrontato con animali simili, selvaggi e in cattività.

Gli autori sottolineano poi la necessità di espandere lo studio sul microbiota associato agli ospiti ad una selezione di taxa più ampia. Allo scopo di validare il meta-organismo (ospite e microrganismo) nella gestione e nella reintroduzione delle specie, è stato necessario ampliare la conoscenza di base circa la salute del microbiota di un diverso gruppo di specie.

Anche l’effetto della cattività e del trattamento con antimicrobici e antiparassitari sul microbiota degli uccelli con una fisiologia diversa del tratto gastrointestinale era sconosciuto.

Perciò, anche se i falchi e i gufi sono comunemente ritenuti animali da caccia, la fisiologia del tratto gastrointestinale di questi due uccelli non è del tutto identica.

Il proventricolo degli Accipitriformes/ Falconiformes è notevolmente più acido rispetto a quello degli Strigiformes. I falchi digeriscono del tutto le ossa delle loro prede, mentre i gufi solo parzialmente.

È stato ipotizzato che l’acidità dello stomaco è un adattamento alla dieta; gli uccelli che si cibano di carcasse o conducono una vita con stile predatorio si pensa possano essere protetti dall’attacco di microrganismi stranieri e da tossine batteriche grazie al pH estremamente basso dello stomaco. Accipitriformes/ Falconiformes e Strigiformes mostrano anche differenze anatomiche.

L’obiettivo principale degli autori era quindi di caratterizzare il microbiota fecale di specie diverse all’interno di tre ordini di rapaci e determinare i potenziali effetti di terapie mediche e di cattività. Considerazioni etiche hanno precluso interventi sperimentali per valutare la risposta del microbiota alla dieta o ad altre perturbazioni.

Analisi globale del microbiota dei rapaci

Il profilo del microbiota batterico raccolto da 46 rapaci è risultato parecchio diverso. L’analisi di sequenziamento 16S ha prodotto più di 200 mila sequenze: dalla classificazione tassonomica è emerso che quella dei Firmicutes è la famiglia più abbondante, rappresentante di più del 60% delle sequenze.

Al secondo posto si trovano i Proteobacteria, con il 24,8%, seguiti dagli Actinobacteria con il 6,9%. In media, i Bacteroidetes rappresentano solo il 4,2% delle sequenze. L’unico altro phylum che eccede del solo  1% di abbondanza è la famiglia dei Fusobacteria.

Un totale di 22 uccelli su 46 totali sono stati scelti come buoni candidati per trattamento e riabilitazione, mentre ai restanti 24 è stata praticata eutanasia o sono morti appena dopo il reclutamento a causa della severità del danno o della malattia.

Il microbiota fecale degli uccelli che non sono sopravvissuti era leggermente più eterogeneo.

L’analisi PCoA delle sequenze proveniente da 22 uccelli ammessi alla riabilitazione ha rivelato un gradiente, suggerendo che il microbiota cambia durante il periodo di cattività, indipendentemente dalla specie di uccelli. L’analisi CCA invece ha mostrato che la variabile “durata di cattività” è associata significativamente al profilo degli gruppi tassonomici (OTU).

Al fine di indagare i cambiamenti nella comunità batterica durante la cattività, come emerso dall’analisi CCA, le unità tassonomiche sono state classificate in base alla variazione percentuale. Questa percentuale è abbreviata dagli autori come FitE. La classificazione tassonomica a livello “phylum” di queste 10 OTU è stata poi confrontata con la tassonomia dell’intera popolazione di 271 OTU. Quest’analisi ha fatto emergere una proporzione di 4.3 volte più grande di OTU di Actinobacteria rispetto alla classificazione di 271 OTU. Con una frequenza del 60%, gli OTU classificati nel phylum Actinobacteria sono più rappresentati nella collezione dei 10 OTU, che poi meglio correla anche con la durata della cattività. 5 dei 6 gruppi tassonomici FitE sono classificati come Actinomycetales.

Poi gli autori hanno indagato se la cattività influenza la diversità alfa, che però non sembra essere ridotta.

Antibiotici e antifungini non modificano il microbiota

Dei 46 uccelli inclusi nello studio, 3 sono stati trattati con iniezioni intramuscolo (da 1 a 5) di antibiotico “ceftiofur crystalline free acid” e una di antifungino itraconazolo, somministrato invece oralmente.

I campioni derivati da questi uccelli sono stati raccolti dopo 6 giorni di trattamento e dopo 2 e 5 giorni che il trattamento era finito. Gli autori hanno analizzato l’effetto del trattamento antibiotico/antifungino sul microbiota fecale di questi uccelli confrontando la diversità alfa degli animali trattati con quelli non trattati: dall’analisi non è emerso nessun effetto dovuto al trattamento.

Questo studio ha la grande opportunità di studiare rapaci appartenenti alla Clinica TW, ottenendo informazioni appartenenti a un ecosistema intestinale specializzato. L’inconveniente ovvio di questo metodo di campionamento è evidentemente l’elevata probabilità di ammettere nella raccolta dati uccelli che hanno subito diversi traumi, o che non abbiano avuto la possibilità di alimentarsi per un lungo periodo. Come risultato, il loro microbiota intestinale potrebbe quindi aver subito diversi cambiamenti. Un campionamento opportunistico invece di uccelli di specie diverse e con diverse storie apporta sfide significative, come ad esempio il potenziale effetto di variabili incontrollate troppo numerose per essere comprese nel resoconto dei 46 campioni.

La diversa natura dei medicamenti (antibiotici, antiparassitari, antinfiammatori, antifungini e antidolorifici) somministrati in diverse combinazioni e a diversi timepoints, rappresenta un’ulteriore sfida. Il numero di uccelli sottoposto allo stesso trattamento era troppo piccolo perché riuscissero a ottenere una statistica significativa.

Il compito della Clinica TW impedisce infatti un campionamento invasivo, sollevando la possibilità che i tamponi fecali possano rappresentare in maniera non accurata il microbiota derivante dal colon e dal retto. Uno studio eseguito da altri autori che confrontava 5 tipi di campioni, includendo anche l’intestino crasso e le feci, ha mostrato che il microbiota dell’intestino crasso degli uccelli che accompagnano le zebre assomiglia da vicino al microbiota fecale.

La caratteristica più sorprendente di questi dati derivanti dal sequenziamento è proprio l’elevata beta-diversità tra i campioni. Questa caratteristica è tipica di uccelli che vivono in maniera selvatica o che hanno subito danni o malattie, come emerge confrontando i risultati di questo studio con altri che pure affrontano vita selvatica.

Dal confronto con profili tipici di microbioti dei mammiferi, la raccolta del microbiota dei rapaci, analizzata in questo studio, spicca per la scarsa abbondanza di Bacteroidetes. Mentre, confrontando questa collezione con il microbiota fecale di uomini sani, spicca l’elevata abbondanza di Actinobacteria. In 27 su 46 rapaci le sequenze di Actinobacteria sono più abbondanti rispetto a quelle dei Bacteroidetes. A causa di questa tassonomia strana, è importante assicurare che questa raccolta fatta da Oliveira e colleghi generi risultati esatti, evitando errori provenienti ad esempio da artefatti di PCR.

Confrontando questa collezione con una raccolta sintetica ottenuta da altre analisi, emerge che gli autori hanno sovrastimato l’abbondanza delle sequenze di Bacteroidetes e sottostimato di qualche punto percentuale l’abbondanza di Actinobacteria. Il basso rapporto Bacteroidetes/Firmicutes osservato nei campioni di questo studio sembra essere tipico del microbiota intestinale dei carnivori.

Come cambia il microbiota intestinale nei soggetti in cattività

Per rendere possibile un’analisi statistica dei dati di sequenza, gli autori si sono concentrati su un piccolo numero di variabili: tassonomia, morti/morti per eutanasia, durata della cattività. Contro ogni attesa, la tassonomia dell’ospite non rappresenta una buona variabile.

Nonostante le differenze anatomiche e fisiologiche, questo dato è in accordo con la similarità anatomica globale del tratto gastrointestinale. Probabilmente, il fatto che questi uccelli condividano la stessa dieta rappresenta il fattore principale a spiegare la similarità nella tassonomia batterica.

La mancanza di variabilità nella alfa diversità può indicare anche che la somministrazione di antibiotici non raggiunge una concentrazione tale da influenzare il microbiota oppure che il microbiota dei rapaci è arricchito di batteri resistenti riducendo così la risposta agli antibiotici.

La stabilità del microbiota fecale invece era solo apparente come dimostrato dal confronto tra campioni derivati da uccelli troppo danneggiati o malati per essere riabilitati e uccelli che invece erano stati ammessi alla riabilitazione.

La mancanza di effetto della cattività sulla diversità del microbiota potrebbe invece indicare che i rapaci si adattano rapidamente alla vita in cattività senza soffrire troppo di stress.

Anche se variazioni nella diversità alfa non sono state riscontrate, gli autori hanno osservato cambiamenti significativamente statistici nel profilo tassonomico del microbiota durante il periodo vissuto in cattività.

La grande distanza tassonomica tra i microbiomi fecali osservati in questo studio diventa quindi un monito per studi futuri: bisognerà dunque chiarire se questo livello di eterogeneità è tipico di rapaci selvaggi o di animali selvaggi più in generale o è stato semplicemente accentuato dalla storia clinica dei rappresentanti della popolazione della ricerca di Oliveira e colleghi.