Studio:infezione da parassiti strettamente legata alla composizione del microbioma gastrointestinale

Le infezioni da parassiti sono una presenza costante per molte persone che vivono nelle regioni tropicali, soprattutto nelle aree meno industrializzate. Queste condizioni spesso croniche sono nella migliore delle ipotesi spiacevoli; più seriamente, i bambini con malattie parassitarie che causano diarrea possono morire di malnutrizione o disidratazione.

In Biologia del genoma , uno studio condotto da scienziati dell'Università della Pennsylvania ha studiato i legami tra l'infezione da parassiti e il microbioma intestinale. Utilizzando metodi genetici per caratterizzare il microbioma gastrointestinale di 575 camerunesi etnicamente diversi che rappresentano popolazioni di nove villaggi con differenze significative nello stile di vita, i ricercatori hanno scoperto che la presenza di parassiti era fortemente associata alla composizione complessiva del microbioma.

Abbiamo scoperto che potevamo guardare il microbioma di qualcuno e usarlo per prevedere se qualcuno aveva un'infezione da parassita gastrointestinale. Indipendentemente dal fatto che siano stati i parassiti a modificare il microbioma o qualcosa nel microbiota residente di una persona che li ha resi più suscettibili alle infezioni, non possiamo dire, ma l'associazione era forte".

Meagan Rubel, che ha completato il suo dottorato alla Penn ed è ora postdoc presso l'Università della California, San Diego

Rubel ha condotto lo studio in collaborazione con Sarah Tishkoff di Penn, un Penn Integrates Knowledge Professor presso la Perelman School of Medicine e la School of Arts and Sciences, e Frederic Bushman, un microbiologo della facoltà di medicina. Oltre al microbioma e ai parassiti, la ricerca ha anche esaminato i marcatori della funzione immunitaria, digestione dei latticini, e infezione da agenti patogeni, un ricco set di dati.

L'indagine ha richiesto sei mesi di lavoro sul campo, raccolta di campioni di feci e sangue dai pastori Mbororo Fulani, allevatori di bovini con una dieta ricca di carne e latticini; Cacciatori-raccoglitori della foresta pluviale Baka e Bagyeli, che praticano un'agricoltura limitata ma si nutrono anche di carne e alimenti di origine vegetale; e agropastori di lingua bantu, che coltivano e allevano bestiame. Come gruppo di confronto, lo studio ha incluso i dati di due gruppi di persone che vivono nelle aree urbane degli Stati Uniti, con una dieta più ricca di grassi animali, proteine, e alimenti trasformati.

Nel campo, i ricercatori hanno testato la malaria e una serie di altri agenti patogeni che infettano sia il sangue che il sistema gastrointestinale.

Delle 575 persone testate in Camerun, i ricercatori hanno scoperto che quasi il 40% era stato infettato da più di un parassita prima di ricevere un trattamento antiparassitario, con cacciatori-raccoglitori, in media, molto probabilmente co-infettato da più parassiti. In particolare, il team ha scoperto che quattro parassiti intestinali trasmessi dal suolo tendevano a coesistere a un ritmo molto più alto del caso:Ascaris lumbricoides, Necator americano, Trichuris trichiura, e Strongyloides stercoralis, o FORMICHE.

"I parassiti intestinali sono un problema di salute pubblica globale, " dice Rubel. "E si tende a vedere molti di questi parassiti insieme in ambienti poveri di risorse in cui le persone potrebbero non avere accesso alle cure cliniche, acqua convogliata, e sapone, quindi c'è più opportunità per loro di essere trasmessi."

Di nuovo nel laboratorio di Penn, i ricercatori hanno utilizzato strumenti di sequenziamento genomico per scattare un'istantanea dei microbiomi intestinali dei partecipanti. La composizione del microbioma, hanno trovato, potrebbe prevedere con precisione il paese di una persona (Stati Uniti o Camerun) e lo stile di vita (urbano, pastore, agropastorale, o cacciatore-raccoglitore). Ma dopo queste due variabili, la presenza di parassiti ANTS potrebbe essere prevista con maggiore precisione dalla struttura del microbioma rispetto a qualsiasi altra variabile studiata dal team di ricerca. Presi insieme, il microbioma potrebbe prevedere la presenza di questi quattro parassiti intestinali con una precisione di circa l'80%.

L'infezione con questi parassiti ha anche portato a un aumento dell'attivazione del sistema immunitario, specificamente attivando percorsi che promuovono le risposte infiammatorie. L'infezione da parassiti è stata anche associata a una maggiore probabilità di avere batteri dell'ordine Bacteroidales, che sono noti per svolgere un ruolo nell'influenzare la digestione e la funzione del sistema immunitario.

In una seconda parte dello studio, il team guidato da Penn ha valutato la relazione tra il microbioma intestinale e il consumo di latte nella popolazione di pastori Fulani. Il lavoro precedente di Tishkoff e colleghi ha illuminato come le mutazioni genetiche che consentono la digestione del lattosio siano sorte nelle comunità di pastori in Africa, selezionati attraverso l'evoluzione a causa degli importanti benefici nutrizionali del consumo di latticini. Osservando i microbiomi di Fulani, tendevano anche ad avere un'abbondanza di geni batterici in grado di scomporre il galattosio, un componente del lattosio, e grassi, rispetto ad altri gruppi. "Questo arricchimento di geni potrebbe aiutarti a estrarre più nutrimento dal cibo che mangi, " dice Rubel.

I ricercatori credono che i loro risultati, il più grande studio mai realizzato sul legame tra la composizione del microbioma intestinale e l'infezione da parassiti dell'Africa sub-sahariana, può aprire nuove possibilità per il lavoro futuro. "I tipi di marcatori del microbioma che abbiamo trovato potrebbero essere utili per prevedere il tipo di agenti patogeni che hai, o per far luce sull'interazione tra il microbioma e il sistema immunitario, "dice Rubel.

Infine, lei aggiunge, ulteriori ricerche potrebbero persino illuminare strategie per modulare intenzionalmente il microbioma per ridurre il rischio di un'infezione parassitaria o ridurre al minimo il danno che provoca al corpo.

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