Come le Salmonelle coesistono nell'intestino e si scambiano la resistenza agli antibiotici

I batteri stanno diventando sempre più resistenti ai comuni antibiotici. Un fattore chiave è lo scambio di resistenza tra ceppi batterici strettamente correlati. Quando batteri affini si avvicinano tra loro, possono trasferire informazioni che rendono inefficaci gli antibiotici. Purtroppo, il nostro intestino sembra fornire un ambiente ideale per questo scambio. Finora non era chiaro il perché.

Secondo la teoria classica, questo scambio non dovrebbe avvenire. Questo perché le interazioni tra i microbi normalmente impediscono a ceppi batterici strettamente correlati di colonizzare l'intestino nello stesso momento.

L'intestino dei mammiferi ospita migliaia di specie batteriche che interagiscono strettamente tra loro e formano una comunità densamente colonizzata - il microbioma intestinale. Questa comunità fornisce all'ospite importanti funzioni, tra cui la difesa dagli agenti patogeni. In un intestino sano, i microrganismi residenti impediscono la colonizzazione di patogeni intestinali in vari modi, ad esempio competendo per il cibo limitato. Secondo la "teoria dell'esclusione dalla nicchia", è quindi molto difficile per i batteri della stessa specie moltiplicarsi in un intestino già colonizzato, perché sono in competizione con i loro conspecifici consolidati per le stesse molecole nutritive.

Una strategia di colonizzazione dei batteri intestinali

"Tuttavia, recenti scoperte mettono in discussione questa teoria, poiché dimostrano che alcuni tipi di batteri intestinali possono coesistere con i loro simili nell'intestino", spiega Ersin Gül, postdoc nel gruppo di Wolf-Dietrich Hardt, professore di microbiologia all'ETH di Zurigo e membro del Centro nazionale di competenza per la ricerca sui microbiomi. Ciò ha posto i ricercatori di fronte a un rompicapo: come possono coesistere nell'intestino popolazioni batteriche strettamente imparentate con esigenze nutrizionali simili e successivamente scambiarsi informazioni? E questa coesistenza può essere prevista dal genoma batterico?

Per far luce sull'argomento, il team di Hardt ha studiato le dinamiche della coesistenza batterica nell'intestino dei topi. "Volevamo capire come un gruppo secondario di batteri possa prosperare quando batteri residenti strettamente correlati occupano già la nicchia", riferisce Gül, primo autore dell'ultimo studio del laboratorio Hardt. Il team ha analizzato in particolare il comportamento delle salmonelle patogene, che causano infezioni alimentari e diarrea, e delle salmonelle innocue. E. coli ceppi strettamente correlati alla Salmonella. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista pagina esternaCellula ospite e microbo pubblicato.

Ciò che mangiamo è fondamentale

Come hanno scoperto i ricercatori, questi batteri utilizzano diverse risorse alimentari quando colonizzano l'intestino da soli. Tuttavia, possono colonizzare solo con altre Salmonelle o con altri batteri. E. coli Le popolazioni prosperano insieme quando una popolazione ha a disposizione una fonte di cibo (in questo caso galattosio o arabinosio) che l'altra non può utilizzare. Questa sembra essere una strategia metabolica di Salmonella per consentire la coesistenza e la diffusione in un intestino già occupato.

I risultati illustrano la grande influenza del cibo. In esperimenti condotti su topi, i ricercatori hanno dimostrato che l'aggiunta di tali molecole alimentari "utilizzabili privatamente" consente l'infezione simultanea di due popolazioni di Salmonella, favorendo così il trasferimento della resistenza.

Secondo gli autori, la nostra dieta potrebbe anche contribuire inavvertitamente alla diffusione della resistenza agli antibiotici, favorendo selettivamente la co-crescita di alcune popolazioni batteriche.

Nuovi approcci contro le infezioni batteriche

I risultati possono essere rilevanti anche per i batteri buoni del nostro intestino: Perché potrebbero utilizzare la stessa strategia di colonizzazione. "Il nostro studio suggerisce che piccole differenze nella capacità metabolica determinano quali ceppi di una specie sono in competizione e quali potrebbero crescere insieme", spiega Gül.

I risultati aprono anche interessanti prospettive per approcci urgentemente necessari per combattere la resistenza agli antibiotici e promuovere un microbioma intestinale sano. "Le terapie del microbioma potrebbero trarre vantaggio dalla conoscenza di queste vie metaboliche alternative", ritiene Gül.

Hardt azzarda un paragone: "Il principio che abbiamo scoperto è un po' come decifrare i geroglifici nella prima frase della Stele di Rosetta: in futuro potremmo essere in grado di utilizzare i genomi batterici per prevedere sistematicamente se due ceppi possono coesistere e scambiarsi il DNA, e quali alimenti lo favoriscono", afferma entusiasta.