Ecologia del microbiota umano

MAC: Effetto della dieta a basso contenuto di fibra sul microbiota

Il punto 2 è subito dopo la reintroduzione della fibra, nel caso del gruppo diet-switching. Con questo lavoro si sono chiesti quale è la composizione del microbiota in una dieta normale e a basso contenuto di fibra; la dieta a basso contenuto di fibra può modificare il contenuto del microbiota (valutato nel punto 1); se si nota una differenza nel microbiota quando la fibra è scarsa, se si reintroduce la fibra il microbiota ritorna alla condizione iniziale (valutato nel punto 2).

Questo è il risultato che si è ottenuto. In questo grafico si analizza la diversità misurata con l'indice di Shannon al punto 1 (ossia al termine della dieta a basso contenuto di fibra) e al punto 2 (al termine della dieta ad alto contenuto di fibra). La diversità è una misura della ricchezza e dell'evenness, cioè della biodiversità del campione.

Troviamo una forte riduzione della biodiversità del campione laddove c'è stata una dieta a basso contenuto di fibre, ma la ritroviamo anche al punto 2, dopo le 6 settimane di reintroduzione di fibra. Questi risultati si hanno in tutte e quattro le generazioni. La dieta povera di fibra determina una riduzione della biodiversità a livello intestinale che non può essere corretta reintroducendo la fibra. Questo grafico mostra la composizione del microbiota. La composizione iniziale del microbiota era identica nei due gruppi. Il rapporto Clostridiales e Bacteroidales nel gruppo di controllo rimane pressoché costante. Nel gruppo diet-switching avviene una progressiva riduzione dei Bacteroidales, quei batteri (a livello del topo) che sono più capaci di utilizzare le fibre protagoniste dello studio (in particolare cellulosa). Perciò l'effetto della dieta è progressivo nelle generazioni. È come se la generazione 3 avesse un microbiota che

Non dipende solo dalla sua dieta ma anche da quello di cui si era nutrita la madre. Questo possibile trasferimento verticale del microbiota suggerisce che ci possa davvero essere un cambiamento del microbioma.

L'analisi è stata fatta in un punto "a" (all'inizio della generazione 1) e in un punto "b" (alla fine della generazione 4). È stata fatta l'analisi del microbioma per rispondere alla domanda "tenendo conto della ridondanza funzionale, questo cambiamento tassonomico è rilevante, oppure semplicemente sono cambiati i gruppi microbici ma le capacità enzimatiche del microbiota sono rimaste le stesse?"

Questa è un'analisi comparativa tra i geni trovati nel punto "a" e quelli nel punto "b", in entrambi i gruppi. Quindi sono stati confrontati i geni presenti in "a" rispetto a quelli in "b".

Per stabilire se la capacità del microbiota intestinale di metabolizzare la fibra è cambiata, è necessario ulteriore analisi.

fossestata alterata durante le generazioni, è stata analizzata l'abbondanza dei geni codificanti le glicosil idrolasi (GH) tra le generazioni 1 e 4 di entrambi i gruppi (controllo e diet-switching). GH hanno mostrato una perdita significativa di abbondanza nel gruppo diet-switching nella generazione 4 (4 settimane dopo il ritorno alla dieta high-MAC) rispetto al momento iniziale alla generazione 1. Non sono state invece osservate differenze nelle famiglie di GH nel gruppo di controllo. Il cambiamento appena descritto si trasferisce verticalmente ed è progressivo nel corso delle generazioni. È un cambiamento di tipo tassonomico e funzionale (il microbiota ha cambiato il suo ecosystem service). Per ripristinare la composizione e la diversità del microbiota intestinale ai livelli del controllo non era sufficiente la dieta, ma è stato necessario operare un trapianto del microbiota fecale.un^FMT dai topi di controllo ai topi diet-switching di 4° generazione. Entro 10 giorni la composizione del microbiota e la diversità del gruppo FMT non erano distinguibili dai controlli high-MAC di quarta generazione. Il motivo verosimile per cui non si può più ripristinare il microbiota iniziale è che alcuni gruppi tassonomici presenti inizialmente, mantenuti nella comunità microbica perché alimentati da specifiche fibre, nel momento in cui la fibra diventa meno si perdono e non si riescono più ad acquisire con la dieta. Questo è un punto chiave, ci si chiede anche se dopo una terapia antibiotica si riesce a tornare completamente al microbiota iniziale. Ci sono dati discordanti, tendenzialmente sì (vedremo perché), ma non nel bambino. Vedremo che una garanzia per il mantenimento del microbiota intestinale, in seguito a terapie antibiotiche e press perturbation nell'uomo, è l'appendice intestinale. Siritiene che agisca come una sorta di riserva naturale che protegge la biodiversità e tutti i gruppi tassonomici presenti nell'intestino. CONCLUSIONI Questo studio indica che la dieta povera in "carboidrati accessibili per il microbiota" (MAC) induce un cambiamento nel microbiota (riduzione della diversità e perdita di Bacteroidales) e nel microbioma (riduzione di numerose glicosil idrolasi). Il microbiota alterato, inoltre, è mantenuto nelle generazioni successive, e non torna allo stato iniziale a seguito della reintroduzione dei MAC. Questo studio suggerisce due importanti considerazioni (la conferma in uomo richiede ulteriori studi!): 1. una dieta povera in fibre determina impoverimento del microbiota, con perdita di gruppi tassonomici batterici che non possono essere recuperati reintroducendo la fibra nella dieta; 2. il microbioma è trasferito verticalmente alla progenie. Questo studio concorda con l'ipotesi dell'impoverimento del microbiota a causa di una dieta povera in fibre.

microbiota nelle società industrializzate. Caso studio - L'effetto della dieta sul microbiota intestinale: il caso dei bambini italiani e quelli del Burkina Faso

Anche questo studio mostra l'importanza dei carboidrati della dieta. Comparare il microbiota intestinale di:

Lo scopo di questo studio è stato quello di:

• 14 bambini villaggio dell'Africa rurale di età compresa tra 1 e 6 anni che vivono in un (Burkina Faso) in un ambiente che possiede le caratteristiche degli insediamenti ad agricoltura di sussistenza dell'età Neolitica;
• 15 bambini occidentale della stessa età dell'Europa (di Firenze), sottoposti ad una dieta e viventi in un ambiente tipico del cosiddetto mondo sviluppato (occidentale).

Queste 2 diverse popolazioni di bambini offrono un interessante modello per lo studio dell'impatto di molte variabili ambientali sul microbiota intestinale.

Ecologia del Microbiota Umano (2020/2021) Simone Guglielmetti

DIETA DEI BAMBINI INCLUSI NELLO STUDIO

La dieta dei bambini del Burkina Faso è povera in grassi e proteine animali e ricca in amido, fibre e polisaccaridi delle piante. La dieta è prevalentemente vegetariana. Tutti gli alimenti sono completamente prodotti localmente, coltivati e raccolti nelle vicinanze del villaggio. La dieta consiste principalmente di cereali (miglio, sorgo), legumi (fagioli locali chiamati Niébé) e vegetali. Il contenuto in carboidrati, fibre e proteine non animali è quindi alto. Solo raramente è mangiata carne di pollo o termiti. Questi bambini africani sono stati alimentati con latte materno fino a 2 anni di età.

DIETA DEI BAMBINI EUROPEI

I bambini europei sono stati nutriti con latte materno fino ad 1 anno e sono stati quindi alimentati con una tipica dieta dei Paesi occidentali, ricca in proteine animali, zucchero, amido e grassi e povera in fibre.

I partecipanti dello studio si dividono in fasce di età (bambini di 1-2 anni e bambini di...)

2-6 anni), perché è rilevante il periodo di nutrizione al seno in cui la differenza sostanziale sta nella quantità di calorie (bambini burkinabé 672 kcal e bambini europei 1068,7 kcal). La differenza di calorie è grande anche nella fascia dei bambini 2-6 anni (bambini burkinabé 995,1 kcal e bambini europei 1512,7 kcal). Le proteine assunte dai bambini europei sono di più e principalmente di origine animale. L'intake di grasso è più del doppio nei bambini europei ed è molto differente anche quello dei carboidrati. L'intake di fibra invece è il doppio nei bambini burkinabé rispetto ai bambini europei. Assunzione totale giornaliera di cibo in termini di proteine, grassi, carboidrati e fibre. STRATEGIA SPERIMENTALE IMPIEGATA Sono stati raccolti dei campioni fecali di questi bambini ed è stato applicato un approccio metagenomico basato sul sequenziamento delle regioni ipervariabili V5 e V6 del gene.

16s rRNA. Quindi è stato fatto un 16S rRNA geneprofiling, ossia sono stati analizzati quali e quanti batteri erano presenti.

95Ecologia del Microbiota Umano (2020/2021) Simone Guglielmetti

Tre bambini burkinabé e due bambini europei sono stati allattati al seno.

Dendrogramma basato sui generi batterici individuati nei campioni dei 29 bambini inclusi nello studio. Il dendrogramma mostra le correlazioni globalmente del albero delle distanze microbiota. Se due campioni sono molto simili tra di loro in composizione tassonomica appariranno vicini tra loro. Esempio: il campione 11BF e 12BF derivanti da bambini del Burkina Faso sono vicini tra loro quindi appaiono simili.

Dal dendrogramma si nota che i bambini del Burkina Faso sono estremamente differenti da quelli europei, c'è una chiara possibilità di distinguerli.

Il sub-cluster presente al centro del dendrogramma contiene gli unici campioni che non possono essere nettamente attribuiti al gruppo africano o al gruppo europeo.

Questi campioni corrispondono ai tre bambini più giovani del Burkina Faso (16BF, 3BF e 4BF, rispettivamente di 1, 2 e 2 anni) e ai due europei più giovani (2EU and 3EU, aventi 1 anno di età).

Tenuto conto che, come precedentemente specificato, i bambini del villaggio africano sono nutriti con latte materno fino a 2 anni di età, mentre quelli europei fino a un anno, pare che le differenze tra i 2 gruppi di bambini derivino dalla loro dieta dopo lo svezzamento. La dieta è dominante rispetto a tutti gli altri aspetti: genetici, climatici, ambientali non alimentari, stile di vita. La dieta è l'elemento che determina la composizione del microbiota.

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