Come i probiotici possono evolversi all'interno del corpo

I probiotici possono evolversi all'interno del corpo e avere il potenziale per diventare meno efficaci e talvolta anche dannosi, una nuova ricerca trova.

Ricercatori che studiano un ceppo di Escherichia coli (E. coli) i batteri in vendita in Europa come probiotico anti-diarrea hanno scoperto che il DNA dei batteri è cambiato e hanno sviluppato nuove capacità dopo aver vissuto nell'intestino dei topi per alcune settimane.

"Non c'è microbo là fuori che sia immune all'evoluzione."

In alcune condizioni, i probiotici hanno persino acceso i loro ospiti e acquisito la capacità di mangiare il rivestimento protettivo sull'intestino. La distruzione di questo strato è stata collegata alla sindrome dell'intestino irritabile. Le diete dei topi e il make-up della loro comunità batterica dell'intestino hanno influenzato quanto il probiotico si è evoluto e in che modo.

I risultati, pubblicati in Cell Host e Microbo, suggeriscono che i probiotici non sono una terapia valida per tutti. Un probiotico che fornisce sollievo a una persona potrebbe evolversi per diventare inefficace o addirittura dannoso in un'altra. I probiotici sono stati collegati a gravi infezioni in alcune persone.

"Vivere le cose come medicine"

"Se useremo le cose viventi come medicine, dobbiamo riconoscere che si adatteranno, e questo significa che ciò che hai messo nel tuo corpo non è necessariamente quello che sarà lì anche un paio d'ore dopo" dice l'autore senior Gautam Dantas, professore di patologia e immunologia, di microbiologia molecolare e di ingegneria biomedica alla Washington University School of Medicine di St. Louis.

"Non c'è microbo là fuori che sia immune all'evoluzione. Questo non è un motivo per non sviluppare terapie a base di probiotici, ma è una ragione per essere sicuri di capire come cambiano e in quali condizioni. "

Ognuno ospita una vasta comunità di batteri, virus e funghi conosciuti come il microbioma intestinale nei loro tratti digestivi. Un microbioma ben bilanciato ci fornisce vitamine, aiuta a digerire il cibo, regola l'infiammazione e tiene sotto controllo i microbi che causano malattie. I probiotici negli alimenti e integratori alimentari sono commercializzati come modi per mantenere i batteri sani abbondanti e la digestione senza intoppi.


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Sono anche in via di sviluppo come trattamenti per gravi condizioni mediche come la malattia infiammatoria intestinale; fenilchetonuria (PKU), una malattia metabolica che causa danno neurologico; e enterocolite necrotizzante, un'infezione intestinale pericolosa per la vita che colpisce i bambini prematuri. Come ogni altro farmaco, un trattamento a base di probiotici deve dimostrarsi sicuro ed efficace prima che la FDA lo approvi per l'uso nelle persone. Ma quando la terapia è una cosa vivente che può cambiare dopo che è stata somministrata, provare sicurezza ed efficacia pone problemi speciali.

Batteri della prima guerra mondiale

Comprendere i principi che governano l'evoluzione nel tratto digestivo è un passo fondamentale verso la creazione di terapie probiotiche sicure ed efficaci, dicono i ricercatori. Dantas e colleghi, tra cui i primi autori Aura Ferreiro, uno studente laureato, e Nathan Crook, un ex ricercatore postdoctoral nel laboratorio di Dantas, si rivolse a un probiotico noto come E. coli Nissle 1917. Il ceppo fu isolato più di un secolo fa da un soldato della prima guerra mondiale che uscì illeso da un'epidemia di grave diarrea che fece ammalare i suoi compagni.

Per studiare come il probiotico risponde a diverse comunità microbiche, i ricercatori hanno usato topi che ospitavano quattro tipi di microbiomi intestinali: uno senza batteri preesistenti; un altro con una serie limitata di batteri, caratteristica di un intestino malsano; un microbioma normale; e un microbioma normale dopo il trattamento antibiotico.

I ricercatori hanno dato ai topi il probiotico, e poi hanno variato il cibo che i topi hanno mangiato, dando loro o cibo del mouse, granuli ad alto contenuto di fibre che imitano la dieta naturale del topo; granuli ad alto contenuto di grassi, zucchero alto e basso contenuto di fibre, intesi a modellare le tipiche abitudini alimentari occidentali; e pellet occidentali più fibra. Dopo cinque settimane, i ricercatori hanno ottenuto i batteri dalle budella dei topi e hanno analizzato il DNA dei microbi.

"In uno sfondo sano e ad alta diversità non abbiamo catturato molto adattamento, forse perché questo è lo sfondo a cui Nissle è abituato", afferma Ferreiro. "Ma devi ricordare che molto spesso non useremmo i probiotici nelle persone con un microbioma sano. Li useremmo in persone malate che hanno un microbioma malsano e poco sano. E questa sembra essere la condizione in cui il probiotico è più probabile che si evolva. "

Potenziali buone notizie

Dantas e i suoi colleghi hanno applicato queste scoperte alla progettazione di una potenziale terapia probiotica per la PKU. Le persone con PKU non sono in grado di scomporre la fenilalanina, un blocco di costruzione della proteina presente in molti alimenti. Alti livelli di fenilalanina causano danni al cervello, quindi le persone con PKU devono attenersi rigorosamente ad una dieta a basso contenuto di proteine.

"Questa è un'opportunità, non un problema."

I ricercatori hanno inserito un gene in Nissle che ha dato ai batteri la capacità di degradare la fenilalanina in un composto che è sicuro escreto nelle urine. Quindi, hanno dato i batteri bioingegnerizzati ai topi che mancavano della capacità di metabolizzare la fenilalanina. Il giorno dopo, i livelli di fenilalanina in alcuni dei topi erano diminuiti della metà.

Inoltre, i ricercatori non hanno trovato cambiamenti significativi nel DNA del ceppo ingegnerizzato dopo una settimana di trattamento, suggerendo che Nissle potrebbe essere sicuro da utilizzare come telaio per terapie probiotiche su scale temporali brevi.

La scoperta che i probiotici si evolvono e si comportano in modo diverso negli individui con microbiomi e diete disparate apre le strade per personalizzare la medicina a base di probiotici.

"L'evoluzione è un dato. Tutto si evolverà ", dice Dantas. "Non abbiamo bisogno di esserne spaventati. Possiamo usare i principi dell'evoluzione per progettare una terapia migliore che sia attentamente adattata alle persone che ne hanno bisogno. Questa è un'opportunità, non un problema. "

Informazioni sugli autori

Il supporto per il lavoro proveniva dal National Institutes of Health, dalla National Science Foundation, dalla Kenneth Rainin Foundation e dalla fellowship alla Washington University di St. Louis.

Fonte: Università di Washington a St. Louis

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