• Batteri e virus intestinali
• Analisi del viroma
• Analisi del microbiota intestinale
• Conclusioni

Stato dell’arte
Sono ormai numerosi gli studi che hanno analizzato le comunità batteriche intestinali e dimostrato quanto esse siano fortemente influenzate dalla dieta. Invece, molto poco è noto sui cambiamenti nelle comunità virali in risposta a cambiamenti dietetici.

Cosa aggiunge questa ricerca
In questo studio sono stati utilizzati modelli murini per caratterizzare gli effetti del passaggio da una dieta normale a una dieta ad alto tenore di grassi (HFD) sul microbiota intestinale, in un arco temporale di 28 settimane. Dall’analisi del contenuto delle feci è emerso un forte cambiamento nella composizione delle comunità sia batteriche sia virali. L’alfa-diversity risulta significativamente diminuita sono nella comunità batterica, mentre la beta-diversity risulta influenzata in entrambe le comunità.

Conclusioni
L’abbondanza relativa di Siphoviridae cambia notevolmente con la dieta insieme a un aumento dei batteriofagi della famiglia dei Microviridae. Questi ultimi diminuiscono notevolmente dopo il passaggio da dieta normale a dieta HFD. I cambiamenti nello “stile di vita” dei virus intestinali possono forse essere ricollegati a integrazioni cromosomiche, che li rendono anche più virulenti. Probabilmente sono proprio i cambiamenti nella composizione della comunità virale a influenzare quelli della comunità batterica.

Uno studio recentemente pubblicato su mSphere dimostra come variazioni nella dieta possono avere un impatto significativo sull’ospite: per esempio le diete ad alto tenore di grassi (HFD) sembrano causare obesità, diabete e infiammazione intestinale. Un gruppo di ricercatori ha dimostrato quali sono i cambiamenti che avvengono in risposta alla dieta HFD nella tassonomia di tutte le comunità che popolano l’intestino, sia batteriche sia virali. Inoltre, gli studiosi hanno documentato quale sia la composizione globale e la struttura del viroma in risposta a questi cambiamenti dietetici.

L’obesità è una patologia diffusa in tutto il mondo, soprattutto nei continenti occidentali dove si è portati a eccedere con il cibo. Il consumo di alimenti ad alto contenuto di grassi è, infatti, spesso associato a questa patologia e, conseguentemente, a diabete, patologie cardiovascolari, apnee ostruttive del sonno e fegato grasso. Anche il microbiota è influenzato dalle modificazioni della dieta: alcuni studi hanno confermato quale sia il suo ruolo nei cambiamenti metabolici che portano all’insorgenza dell’obesità e del diabete. Nello specifico, diete ad alto tenore di grassi (HFD) possono avere effetti piuttosto importanti sul microbiota del tratto gastrointestinale, andando a influenzare il metabolismo e, di conseguenza, il fenotipo magro od obeso.

Batteri e virus intestinali

Oltre alle comunità batteriche, il corpo è abitato anche da una vasta comunità virale, per la maggior parte da batteriofagi, il cui ruolo nei cambiamenti dietetici è stato già ben caratterizzato. Tra i batteriofagi e i loro ospiti procariotici si può instaurare una relazione sia antagonistica sia mutualistica; i batteri intestinali, infatti, reagiscono alle perturbazioni batteriofagi-mediate. Il rapporto tra particelle virali e cellule batteriche è di circa 20:1. Questo rapporto riflette la potenziale abilità di alcuni batteriofagi di legarsi alla mucosa dell’intestino più facilmente rispetto ai batteri, svolgendo così anche un’azione a livello immunitario, basata proprio sul loro parassitismo.

In topi alimentati con dieta HFD, la barriera epiteliale dell’intestino sembra essere compromessa a causa della ridotta espressione delle proteine responsabili dei contatti tra cellule. Questa riduzione porterebbe poi a un aumento della permeabilità, del trasferimento di liposaccaridi batterici nel flusso sanguigno e, nell’uomo, a un aumento dell’infiammazione intestinale.

Nello studio sono stati analizzati 5 diversi gruppi di roditori:

  • un gruppo di topi femmine a cui è stata somministrata penicillina G e che continuano a nutrire i cuccioli fino allo svezzamento (gruppo STAT, settimana 4)
  • un gruppo di topi analizzati 5 giorni dopo la coabitazione con topi esposti ad antibiotico (gruppo COHO, settimana 5)
  • un gruppo di topi analizzati alla settimana 15, dopo il passaggio da alimentazione normale ad alimentazione HFD;
  • gruppo di topi analizzati alla settimana 16;
  • gruppo di topi analizzati al termine dell’esperimento, settimana 28, dopo 12 settimane di dieta HFD.

Dal sequenziamento del DNA estratto dalle feci di tutti i gruppi di topi analizzati, è emerso che l’alfa-diversity per entrambe le comunità analizzate, batterica e virale, non risulta significativamente diversa tra tutti i gruppi, ad eccezione della comunità batterica, che mostra una alfa-diversity leggermente ridotta dopo il cambio di dieta. Per quanto riguarda la beta-diversity all’interno delle comunità virali, gli autori hanno trovato nette differenze prima e dopo il cambio di dieta, con minori effetti in relazione ad età, assunzione di antibiotici e coabitazioni. Non c’è, comunque, una variazione consistente nel viroma che indichi un collegamento tra esposizione dei topi alla penicillina G nei primi giorni di vita e la composizione del viroma fecale.

Analisi del viroma

Dall’analisi del viroma è emersa la presenza di geni omologhi, anche per funzione. Inoltre, i risultati hanno suggerito un cambiamento nella tipologia di virus, in accordo con lo stile di vita e le interazioni con l’ospite.

Analizzando i tipi di virus presenti nella comunità fecale si deduce che all’interno del gruppo alimentato con dieta normale si ritrovano diversi virus omologhi ai caudovirus, tra cui le famiglie Siphoviridae, Myoviridae e Podoviridae. Tuttavia, passando all’alimentazione HFD, le proporzioni relative di caudovirus diminuiscono, mentre quelle dei fagi della famiglia dei Microviridae crescono sostanzialmente alla 28a settimana. La diminuzione delle tre maggiori famiglie di caudovirus dopo transizione a una dieta HFD causa una corrispondente diminuzione nella proporzione di enzimi integrasi, che indicano un’attività litica nei confronti di una lisogena: questo dato suggerisce una riduzione globale nel numero di batteriofagi. Infatti, i batteriofagi della famiglia delle Siphoviridae, che hanno solitamente un’attività lisogena, sono significativamente ridotti dopo dieta HFD.

Questa transizione potrebbe avere conseguenze sulla salute dell’intestino: infatti, un appropriato equilibrio tra lisi e lisogenia è solitamente collegato a una comunità microbica sana. Uno sbilanciamento, invece, viene associato a insorgenza di leucemia e patologie infiammatorie intestinali.

Piccole variazioni nei profili generali possono essere dovute al fatto che i topi sono stati esposti alla penicillina. Cambiando alimentazione da normale a HFD si denota una riduzione di virus della famiglia Siphoviridae e un significativo aumento nella presenza dei virus eucariotici Phycodnaviridae e Mimiviridae. Questi ultimi sono stati associati di recente a polmoniti nell’uomo.

Inoltre, dall’analisi dei contigs, è emersa una minore presenza della famiglia dei Microviridae e una maggiore presenza di contigs della famiglia dei Phycodnaviridae, Herpesviridae e Poxviridae nei topi dopo transizione a HFD.

Analisi del microbiota intestinale

Al fine di capire se cambiamenti nelle comunità virali seguano cambiamenti a livello dei batteri, gli autori hanno eseguito una caratterizzazione del microbiota batterico fecale. Dal sequenziamento dell’RNA ribosomale 16S di 20 campioni è emerso che il phylum Bacteroides predomina all’interno della comunità batterica quando i topi sono alimentati con una dieta normale, mentre i Firmicutes predominano nel momento in cui i topi iniziano un’alimentazione HFD, dato che risulta statisticamente significativo e relativo alla situazione di coabitazione. Questi risultati suggeriscono non solo che il cibo HFD ha un forte impatto sulla comunità batterica fecale, ma anche che i cambiamenti osservati nel viroma e nella comunità batterica possono essere correlati tra loro.

Conclusioni

Resta, comunque, da capire se le differenze osservate nel viroma possono riflettere in qualche modo cambiamenti della comunità batterica o se siano i fagi a promuovere attivamente queste alterazioni.

Un cambiamento globale da una comunità di batteriofagi più temperata a una con maggiori capacità di lisi è comunque lampante: questo dato supporta l’ipotesi che la comunità virale giochi un ruolo importante nel guidare i cambiamenti osservati nella comunità batterica e/o nel mantenere questi fenotipi batterici alterati.

La lunga durata di questo studio ha però limitato l’abilità degli autori nel riprodurre gli esperimenti in maniera indipendente. Esperimenti futuri saranno dunque rivolti ad assicurare una caratterizzazione generale del fenomeno e a confermare l’identità e la relativa abbondanza dei membri della comunità virale dopo transizione a cibo HFD.