Microbiota intestinale e amici di zampa

Tale cane, tale padrone. Gli amanti dei nostri amici a quattro zampe non potranno che confermare quanto questa espressione calzi loro a pennello. La sorpresa, però, è che ora non parliamo più unicamente di sembianze esteriori, bensì di una caratteristica ben piú “interiore”: il nostro microbiota intestinale.

Lo studio del microbioma intestinale sta suscitando un crescente interesse all’interno della comunitá scientifica e non, data la sua rilevanza per la salute umana. Attualmente, però, uno dei limiti principali in quest’area di ricerca consiste nella mancanza di modelli animali fedelmente riproducibili del microbiota intestinale umano.

Un nuovo modello per gli studi sul microbiota intestinale

A questo proposito, lo studio condotto da Luis Pedro Coelho, recentemente pubblicato sulla rivista scientifica Microbiome, propone il nostro cane domestico come miglior modello animale di riproducibilitá della flora intestinale umana (Fig.1). Un lavoro interessantissimo, basato sulla messa a punto di un trial clinico di intervento nutrizionale su una popolazione di 64 cani domestici. Lo studio ha portato alla luce un complesso microbioma intestinale costituito dalla bellezza di 1247405 geni appartenenti a 129 metagenomi (genomi specifici di una determinata comunitá microbica).

Il cane domestico un ottimo modello per studiare il microbiota intestinale
Figura 1 – Il cane domestico è risultato un ottimo modello per studiare il microbiota intestinale (Fonte: Life of Pix)

Come facilmente possiamo immaginare, l’affinitá emotiva che esiste tra un padrone e il suo animale domestico spesso si riflette anche nella condivisione di uno stesso stile di vita nonché di un simile profilo dietetico. In effetti, oggi spesso si considera il proprio cane come un membro in più della famiglia. Pertanto, non sarebbe sorprendente scoprire come questa affinità si rispecchi anche a livello del microbiota intestinale.

Lo studio

In un simile scenario, gli studiosi hanno osservato l’effetto di determinati interventi nutrizionali all’interno del un trial clinico che includeva due popolazioni equivalenti di cani magri ed obesi.

In particolare, il disegno sperimentale dello studio consisteva nell’assegnazione random di due determinati profili dietetici, successivi ad una prima fase di dieta basica (BaseDiet) e che consistevano in:

  • una dieta ad elevato contenuto proteico/povera in carboidrati (HPLC).
  • una dieta a basso contenuto proteico/elevata in carboidrati (LPHC).

I campioni di feci canine sono stati raccolti prima e dopo il trattamento di intervento nutrizionale in modo tale da poter osservare i possibili cambiamenti dieta-dipendenti del profilo microbiotico attraverso studi di metagenomica classca, quali l’analisi del 16S-rRNA, la sequenza genica che ci permette di identificare in maniera univoca la composizione a livello di phyla del microbiota.

I risultati dello studio: il microbiota intestinale canino in base a differenti tipi di dieta

Relativamente alla dieta, i risultati hanno dimostrato una grande differenza a livello della composizione tassonomica del microbioma. In particolare, il cani alimentati con una dieta HPLC hanno evidenziato un cambiamento più drastico nella composizione del microbioma intestinale rispetto a quelli alimentati con una dieta LPHC.

Studi precedenti sul microbioma umano hanno spesso dimostrato risultati contrastanti e fuorvianti riguardo il rapporto dei phyla Firmicutes/Bacteroides in associazione con l’obesità, in termini di una loro differenza significativa o no. Invece, i risultati derivanti da questo studio hanno dimostrato una differenza significativamente importante in questo rapporto, strettamente correlata al profilo dietetico. Infatti i cani, obesi e non, alimentati con una dieta ad elevato indice proteico erano caratterizzati da un livello maggiore dl rapporto Firmcutes/Bacteroidetes.

Un focus sulla diversità microbica

Studi metagenomici più approfonditi hanno permesso di indagare il profilo microbiotico delle due popolazioni canine anche a livello del genere. I ricercatori hanno osservato una maggiore diversitá microbica nella popolazione di cani alimentati con una dieta ad elevato contenuto proteico. Fra di essi è infatti prevalsa la combinazione di quattro generi batterici specifici: Lactobacillus, Prevotella,  Streptococcus e Turicibacter.

Allo stesso tempo, è stato osservato come la presenza di alcune unità tassonomiche fosse associate ad un determinato profilo dietetico. Ad esempio, Lactobacillus ruminis è stato individuato nel 59% dei cani alimentati con la dieta a basso contenuto proteico. Questo dato è d’altronde coerente con i risultati di studi precedenti in cui si era dimostrato il ruolo immunomodulatore di questa specie batterica in diete povere di proteine e ricche di carboidrati complessi. Questi ultimi infatti rappresentano il loro principale substrato di fermentazione.

Inoltre, i ricercatori hanno identificato associazioni funzionali tra specie batteriche interagenti tra di loro, attraverso degli studi di associazione genica. Per esempio, tra i geni la cui abbondanza cambiava drasticamente in risposta al tipo di dieta, hanno identificato cinque enzimi appartenenti alla classe CAZ, quali le glicoidrolasi, generalmente coinvolte in ruoli di comunicazione intra-cellulare.

In conclusione

La similitudine strutturale e funzionale del microbiota canino con quello umano implica una condizione predittiva dell’uno nei confronti dell’altro. L’ampliata conoscenza del microbiota intestinale canino ha pertanto un duplice beneficio. Uno proprio del mondo canino e dei vantaggi che l’acquisizione di queste conoscenza apportano per la loro salute; dall’altro lato disponiamo ora di un fedele modello animale potenzialmente applicabile nel campo della ricerca sul microbiota intestinale umano.

Serena Galiè

Fonti:

  • Similarity of the dog and human gut microbiomes in gene content and response to diet (Coelho et al., 2018)

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