I microbi si adattano al loro nuovo ambiente insieme ai loro padroni di casa immigrati

I microbi si adattano al loro nuovo ambiente insieme ai loro padroni di casa immigrati

Un recente articolo pubblicato dal gruppo di Dan Knights presso l'Università del Minnesota e riportato nella rivista Cella riporta che la composizione e la diversità microbica dell'intestino sono cambiate in pochi mesi negli immigrati dagli ambienti rurali asiatici agli Stati Uniti. I risultati chiave degli autori sono stati:

  • L'immigrazione negli Stati Uniti dalle regioni rurali in Asia è associata alla perdita di specie microbiche intestinali, alla diversità e alla perdita di enzimi batterici associati alla degradazione delle fibre vegetali
  • Bacteroides ceppi spostati i ceppi di Prevotella a digestione delle fibre in base al tempo trascorso negli Stati Uniti
  • La perdita di diversità è aumentata con l'obesità e si è aggravata attraverso le generazioni

"Le persone hanno iniziato a perdere i loro microbi nativi quasi immediatamente dopo essere arrivati ​​negli Stati Uniti", ha detto Knights intervistato da Il Washington Post. "La perdita di diversità è stata piuttosto pronunciata: il solo arrivo negli Stati Uniti, semplicemente negli Stati Uniti, è stato associato a una perdita di 15 percentuale della diversità di microbiomi". È interessante notare che i figli degli immigrati hanno avuto un altro 5 per 10 per cento di perdita di diversità .

Knights ed i suoi colleghi hanno esaminato l'abbondanza e la diversità relativa dei microbi intestinali e il loro contenuto genetico nei campioni di feci da più di donne immigrate 500 dalle aree rurali in Asia, Hmong e Karen. Per ottenere un'istantanea prima e dopo l'arrivo negli Stati Uniti, i ricercatori hanno anche prelevato campioni di microbiomi dalle donne Karen di 19 prima della loro partenza e dopo il loro arrivo. Gli scienziati hanno confrontato tutti questi microbiomi con quelli degli americani europei 36 nati negli Stati Uniti.

Le specie dominanti nell'intestino degli immigrati sono cambiate da ceppi di un gruppo di batteri chiamati Prevotella a un gruppo chiamato Bacteroides. Il genere Prevotella appartiene ai taxa Bacteroidites che insieme ai taxa Firmicutes costituisce la maggior parte dei microbi intestinali nel tratto gastrointestinale umano.

Differenze simili di taxa microbico intestinale tra i resti delle popolazioni di raccoglitori cacciatori in Africa (Hadza) e Sud America (Yanomami) e le popolazioni che vivono nei paesi industrializzati, in particolare in Nord America, Europa e Australia sono state precedentemente descritte (Smits et al. Science 357, 2017; De Filippo, PNAS 2010). Le popolazioni industrializzate hanno microbioti che sono dominati da Bacterioidites, mentre le popolazioni tradizionali in tutti i continenti africano, asiatico e sudamericano, che includono una gamma di stili di vita da agricoltori rurali a cacciatori, hanno microbioti che si distinguono in parte per la loro abbondanza di Prevotella taxa, proprio come nello studio del Cavaliere (Smits et al. Scienza).

Villaggio Africa Burkina Faso
Ad esempio, in uno studio sui batteri intestinali dei bambini del Burkina Faso, una regione in Africa, Prevotella costituivano il 53% dei batteri intestinali, ma erano assenti in bambini europei di età corrispondente. Gli studi indicano anche che la dieta a lungo termine è fortemente associata alla composizione del microbioma intestinale - coloro che mangiano molte proteine ​​e grassi animali tipici della dieta occidentale hanno prevalentemente batteri Bacteroides, mentre per coloro che consumano carboidrati più complessi, in particolare le fibre, le specie Prevotella dominare. Prevotella le specie producono enzimi che digeriscono le fibre contenenti alimenti che sono più comuni in Asia che negli Stati Uniti.

Mentre queste differenze microbiche intestinali tra persone che vivevano in diverse parti del mondo sembravano inizialmente come una caratteristica regionale stabile, due recenti studi, incluso quello di Knight, suggeriscono fortemente che sono influenzati da fattori dietetici e di altri stili di vita. I microbioti intestinali programmati durante i primi 3 anni di vita si adattano a diete e richieste diverse sui macchinari metabolici più efficaci?

Per rispondere a questa domanda, Justin Sonnenburg e il suo gruppo ha esaminato possibili relazioni tra le variazioni stagionali delle abitudini alimentari e la composizione e la capacità funzionale del microbiota intestinale. Gli Hadza vivono nella Rift Valley nell'Africa orientale e hanno due stagioni distinte: una stagione umida da novembre ad aprile e una stagione secca da maggio a ottobre. Anche se il consumo di tuberi e piante ricchi di fibre avviene tutto l'anno, la raccolta di bacche e il consumo di miele sono più frequenti durante la stagione delle piogge, mentre la caccia ha più successo durante la stagione secca, con conseguente consumo nel consumo di magra da selvaggina. Il periodo di maggiore consumo di carne è stato associato ad un aumento delle specie di Bacteroidetes nell'intestino. La stessa classe di microbi è diminuita di nuovo durante la stagione delle piogge in uno stato con significative somiglianze con quelli del microbiota industrializzato. I taxa portati a livelli non rilevabili nel microbiota di Hadza durante la stagione delle piogge corrispondono ai taxa che sono rari o assenti, indipendentemente dalla stagione, nelle popolazioni industrializzate. Tuttavia, contrariamente ai cambiamenti osservati nelle popolazioni industrializzate nella diversità e ricchezza di microrganismi intestinali, nonché nell'espressione di modelli distinti di enzimi digestivi, il microbioma di Hadza è sempre tornato alla sua piena diversità durante la stagione secca.

Sarebbe stato affascinante sapere se le riduzioni microbiche intestinali nella diversità microbica intestinale e le specie degradanti delle fibre osservate negli immigranti dei Cavalieri sarebbero state reversibili al loro ritorno nelle loro terre e abitudini alimentari di origine, come accade negli Hadzas durante le diverse stagioni o se questi cambiamenti sono permanenti come nei paesi industrializzati.

I rapidi cambiamenti nella composizione e nella funzione microbica dell'intestino hanno conseguenze per la salute degli immigrati? Generalmente si presume che con la diminuzione della diversità microbica, il rischio di malattie come obesità, diabete e sindrome metabolica aumenti, anche se rimane ancora da stabilire la causalità tra i cambiamenti microbici e le malattie umane. Infatti, il gruppo di Knights ha osservato che i tassi di obesità tra molti degli studenti immigrati sono aumentati fino a sei volte. Coloro che sono diventati obesi hanno perso anche un 10 aggiuntivo della loro diversità.

Poiché i cambiamenti osservati nella dieta degli immigrati sono stati più lenti dei rapidi cambiamenti osservati nel microbioma intestinale degli immigrati suggeriscono che fattori diversi dal cibo nordamericano devono aver avuto un ruolo, incluso lo stress associato al reinsediamento e l'adattamento a un nuovo ambiente, purezza dell'acqua, esposizione a farmaci, in particolare antibiotici e altri fattori legati allo stile di vita.

Commenti:

  • Diversi studi dimostrano variazioni nella diversità microbica intestinale e relativa abbondanza di taxa microbici. Queste variazioni possono verificarsi in un modello ciclico, stagionale in alcune popolazioni, oppure possono verificarsi quando una popolazione si sposta da un paese e le abitudini alimentari tradizionali a una con una dieta ricca di grassi, zuccheri e fibre.
  • Nei paesi industrializzati, un aumento della diversità e dell'abbondanza microbica avviene solo entro una certa larghezza di banda, ma generalmente non raggiunge i livelli osservati nelle società tradizionali.
  • Anche se le differenze nell'assunzione dietetica sembrano giocare un ruolo preminente in queste variazioni del microbioma, fattori diversi dalla dieta potrebbero essere responsabili, in particolare lo stress, l'attività fisica, l'igiene e la purezza dell'acqua potabile.
  • Tuttavia, ad oggi, non è stata identificata alcuna relazione causale tra i cambiamenti microbici intestinali e l'obesità o altre malattie.