I batteri intestinali potrebbero influenzare il fatto che i bambini sopravvivano alle infezioni dell'apparato digerente, una nuova ricerca suggerita dai topi.

Centinaia di migliaia di bambini in tutto il mondo muoiono ogni anno a causa di infezioni che devastano i loro sistemi digestivi, compresi quelli causati dalla salmonella e E. coli batteri. Altri milioni di bambini si ammalano.

I batteri clostridi fornire agli animali una protezione chiave contro l'infezione, oltre ad aiutare a digerire il cibo. Ma i dati mostrano che i topi appena nati più giovani non hanno clostridi tuttavia, rendendoli i più vulnerabili ai batteri invasori simili a quelli che hanno ammaliato così tanti bambini umani.

I risultati, pubblicati in Scienze, potrebbe indicare nuovi approcci per proteggere i bambini umani.

"Qualsiasi genitore sa che i neonati sono molto suscettibili alle infezioni nel primo anno di vita, comprese le infezioni enteriche o intestinali", dice Gabriel Nunez, autore senior dello studio e professore di patologia presso la University of Michigan Medical School. "Questo lavoro suggerisce che la mancanza di batteri protettivi nel microbiota intestinale è un meccanismo per quella suscettibilità, forse più che l'età del sistema immunitario".

Topi senza germi

Nunez e i suoi colleghi, inclusi i co-primi autori e compagni di ricerca Yun-Gi Kim e Kei Sakamoto, hanno iniziato con una lavagna vuota: topi allevati in un ambiente privo di germi.

Senza i loro batteri intestinali naturali, i topi offrivano un'opportunità unica di vedere gli effetti dei microbi trapiantati da topi normali di diverse età e di testare la vulnerabilità alle infezioni. I ricercatori hanno anche utilizzato tecniche avanzate di analisi del DNA per rilevare i tipi e le quantità di batteri nelle viscere del topo.

La linea di fondo: da qualche parte nel periodo intorno allo svezzamento dei topi dal latte materno al cibo solido, clostridi i batteri iniziano a crescere nell'intestino e lavorano per prevenire la crescita di due forme di batteri che causano malattie.

Il gruppo di ricerca ha utilizzato sia topi neonati che adulti non germinati e campioni di microbi intestinali prelevati dalle feci di topi normali 4-day-old, 12-day-old e 16-day-old per gli esperimenti.

Hanno scoperto che i campioni dei topi normali più anziani avevano la maggior parte dei microbi intestinali, tra cui clostridi ed Bacteroides i batteri non si vedevano nei topi più giovani che stavano ancora ricevendo la loro alimentazione interamente dal latte materno.

In primo luogo, i ricercatori hanno dato ai topi senza germi un trapianto di batteri da topi normali 4-day-old o 16-day-old e poi li hanno esposti a un ceppo di salmonella che può infettare l'intestino ma non diffondersi in tutto il corpo. Metà dei topi che hanno preso i microbi 4-day-old sono morti, ma nessuno di quelli con microrganismi 16-day-old ha fatto.

Hanno provato di nuovo con Citrobacter rodentium, un ceppo di batteri simile al E. coli ceppi che fanno ammalare gli uomini. Topi senza germi con microbi trapiantati di quattro giorni si ammalarono e molti morirono. Ma quando i ricercatori hanno aggiunto batteri da topi normali 16-day-old, la quantità di C. rodentium nelle viscere dei topi sopravvissuti è andato giù.

Successivamente, i ricercatori hanno esaminato cosa è successo ai topi senza germi a cui erano stati somministrati microbi di topo appena nato, ma con dosi extra di entrambi clostridi or Bacteroides batteri aggiunti. Hanno esposto gruppi di questi topi a C. rodentium e ha scoperto che solo i topi dati clostridi sono stati in grado di resistere alle infezioni. Dopo una settimana, 90 percento dei topi che hanno ottenuto extra clostridi, poi la salmonella, erano ancora vivi, rispetto al 50 di quelli che non l'avevano ricevuto.

Perché E. coli e la salmonella colpisce anche gli adulti, i ricercatori hanno testato quello che è successo quando ai topi adulti normali è stata somministrata vancomicina, un antibiotico che uccide selettivamente batteri come clostridi ed Bacteroides. Entrambi C. rodentium e la salmonella è fiorita in questi ambienti.

Difesa aggiunta

Per vedere quale ruolo ha giocato il sistema immunitario del corpo nel combattere l'infezione rispetto ai microbi intestinali, il team ha anche studiato due ceppi di topi che hanno un sistema immunitario compromesso. Sollevati in un ambiente privo di germi e poi sottoposti a trapianto di microbi intestinali da un topo normale di quattro giorni, questi topi erano ancora in grado di resistere alle infezioni da salmonella senza l'aiuto del loro sistema immunitario, ma solo quando avevano ricevuto una dose di aggiunto clostridi prima.

Infine, i ricercatori hanno esaminato l'impatto dell'aggiunta di succinato - un sale che i batteri amanti dell'ossigeno nell'intestino producono come sottoprodotto - nell'acqua potabile di topi privi di germi con microbi di quattro giorni che avevano ricevuto clostridi.

Questi topi hanno combattuto l'infezione da salmonella ancora meglio, suggerendo che l'anaerobico clostridi nutrire i prodotti di scarto dei batteri aerobici che prosperano nelle viscere dei neonati.

Nunez e i suoi colleghi stanno lavorando a ulteriori ricerche sul ruolo di clostridi nella difesa contro le infezioni intestinali. Vogliono determinare quali ceppi di clostridi-E ce ne sono molti-hanno l'effetto maggiore.

Stanno anche osservando il ruolo del latte materno nello stabilire il microbioma intestinale di un neonato e nel trasmettere protezione dalle infezioni, così come il passaggio a cibi solidi che possono portare microbi nell'intestino di un neonato dal mondo esterno. E vogliono testare se altri componenti del microbioma proteggono dagli altri patogeni.

"Normalmente, acquisiamo clostridi ceppi nel nostro intestino quando iniziamo a mangiare solidi, ma questo lavoro suggerisce una finestra di vulnerabilità ai patogeni enterici nelle prime fasi della vita ", afferma Nunez.

Dice che se il ruolo protettivo di aggiunto clostridi per i neonati è emerso in ulteriori studi su animali, potrebbe essere possibile proporre una sperimentazione clinica sull'uomo per testare una combinazione di ceppi.

Nunez, Kim, Sakamoto e i loro colleghi dell'Università del Michigan, dell'Università di Chicago e delle università in Giappone e Corea hanno eseguito il lavoro utilizzando i finanziamenti del National Institutes of Health.

Fonte: University of Michigan

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