La diversità tra gli africani rurali si estende ai loro microbiomi intestinali

La ricerca della Perelman School of Medicine e della School of Arts and Sciences ha indicato un ruolo per lo stile di vita, geografia, e genetica, con sorprendenti somiglianze con le popolazioni statunitensi in alcuni casi

Il nostro microbioma, la complessa comunità di batteri, fungo, parassiti, e altri microrganismi all'interno e sul nostro corpo, riflette il nostro modo di vivere. Se possediamo un animale domestico, probabilmente condividiamo i microbi con loro. Se mangiamo carne, il microbioma nel nostro intestino può sembrare diverso da quello di un vegano.

In un crescente campo di studio per determinare come acquisiamo i microbi che portiamo dentro di noi e la loro influenza sulla nostra salute, la maggior parte delle analisi si è concentrata su persone che vivono in nazioni sviluppate. Ma negli ultimi anni, gli scienziati hanno iniziato a indagare se le persone nelle società non industrializzate possiedono microbiomi nettamente diversi e, se è così, quali fattori determinano tali differenze.

Un nuovo rapporto, pubblicato sulla rivista Biologia del genoma , ha fatto passi da gigante nell'affrontare queste domande. Guidato da un team di genetisti dell'Università della Pennsylvania, in collaborazione con ricercatori della Tanzania, Botswana, e l'Istituto Superiore di Sanità, lo studio è uno dei più grandi fino ad oggi per analizzare i microbiomi intestinali di africani etnicamente diversi, con campioni di 114 persone del Botswanan e della Tanzania di sette popolazioni, così come un gruppo di confronto dagli Stati Uniti.

I risultati indicano l'ampia gamma di profili del microbioma tra le popolazioni, che praticano diversi stili di vita, da agropastorale a pastore a cacciatore-raccoglitore. L'entità delle differenze è alla pari con le differenze osservate tra le popolazioni industrializzate e non industrializzate. Eppure i ricercatori erano anche incuriositi da inaspettate somiglianze tra i gruppi.

"Quando abbiamo iniziato questo, " dice la genetista Sarah Tishkoff, un Penn Integrates Knoweldge Professor alla Penn e autore senior, "La mia ipotesi era che la dieta sarebbe stata il fattore trainante nel distinguere il microbioma di queste diverse popolazioni. La mia più grande sorpresa è stata che non era così".

Infatti, un sottoinsieme dei campioni di persone di lingua bantu che vivono in comunità agricole in Botswana era quasi indistinguibile da quelli raccolti da persone che vivono nell'area di Filadelfia, campioni raccolti dal coautore dello studio Frederick Bushman, un microbiologo alla Perelman School of Medicine di Penn.

"La composizione batterica di alcuni agropastori in Botswana era sorprendentemente simile alla coorte statunitense, "dice Matthew Hansen, uno scienziato nel laboratorio di Tishkoff e co-autore dell'articolo. "Questi sono gruppi rurali; hanno uno stile di vita molto diverso, ma alcuni fattori stanno dando loro un microbiota molto simile ai residenti sani dell'area di Filadelfia".

I precedenti sforzi per esaminare i microbiomi intestinali degli africani rurali hanno in genere confrontato una singola popolazione africana con una o più popolazioni delle nazioni industrializzate. Questi studi precedenti hanno indicato le differenze tra i gruppi; Per esempio, un confronto dei microbiomi intestinali tra italiani e cacciatori-raccoglitori di Hadza in Tanzania ha identificato diversi gruppi di batteri presenti negli Hadza che non erano stati precedentemente identificati nelle popolazioni occidentali.

Ma per avere una comprensione più sfumata dei fattori che influenzano la diversità microbica negli africani rurali, Il team di Tishkoff ha raccolto campioni da sette popolazioni africane lontane. Dalla Tanzania:cacciatori-raccoglitori Hadza, pastori Masai, agropastori Sandawe, che erano cacciatori-raccoglitori fino alla fine del XIX secolo, e agropastori Burunge. E dal Botswana:San cacciatori-raccoglitori, pastori Herero di lingua bantu, e diversi gruppi di agropastori di lingua bantu.

Raccogliendo i dati, che richiedeva ai residenti di villaggi remoti di fornire campioni di feci agli scienziati, non era affatto un processo semplice. Alessia Ranciaro, che ha contribuito a guidare gli sforzi di raccolta dati per il lavoro, afferma che lei e i suoi colleghi hanno imparato dalle prime esperienze come superare gli ostacoli culturali e logistici per rendere il processo più agevole sia per i partecipanti che per gli scienziati.

I ricercatori hanno estratto il DNA dai campioni e sequenziato una porzione del gene dell'RNA ribosomiale 16S, ampiamente utilizzato negli studi sul microbioma per aiutare a identificare e confrontare i batteri.

"L'analisi consente di classificare i batteri in un campione fino al livello di genere in molti casi, "dice Meagan Rubel, uno studente di dottorato nel laboratorio di Tishkoff che ha co-diretto il lavoro. "Ma nei database di esempio che stiamo usando, i batteri sono stati classificati in base a gruppi industrializzati o occidentali, quindi le persone che vivono questi stili di vita tradizionali possono avere batteri che non abbiamo mai visto prima".

Dai risultati che sono stati in grado di ottenere, modelli ampi sono emersi rapidamente. In particolare, i campioni del Botswan erano diversi da quelli della Tanzania. I microbiomi intestinali delle popolazioni tanzaniane tendevano ad avere un numero maggiore di microbi in ciascun campione, e gli individui tendevano a condividere profili microbici simili. In Botswana, d'altra parte, i campioni tendevano ad avere complessivamente meno specie microbiche, e i microbiomi degli individui tendevano ad essere più diversi l'uno dall'altro. Quest'ultimo modello era presente anche nei campioni statunitensi.

Sebbene l'analisi non abbia indicato una "pistola fumante" che spieghi questo risultato, i ricercatori ipotizzano che le ragioni siano legate alla ricchezza nazionale comparata del Botswana e all'accesso alle cure mediche.

"Il Botswana ha diamanti ed è relativamente ricco, " dice Tishkoff. "Hanno un sistema medico gratuito e un sistema educativo gratuito, che è molto diverso dalla Tanzania."

"Puoi immaginare che all'interno dello spettro di gruppi molto diversi nei paesi africani, "dice Rubel, "Ci sono gruppi sottoposti a queste misure morbide di industrializzazione che potrebbero essere di tutto, da un maggiore accesso alle cure cliniche a diversi tipi di alimenti. L'uso di antibiotici è qualcosa che può davvero cambiare il microbioma intestinale, quindi le persone che hanno più accesso a questo potrebbero vedere cambiamenti marcati nel loro microbioma".

Tali cambiamenti potrebbero aiutare a spiegare le somiglianze tra i campioni del Botswana e degli Stati Uniti, anche se i ricercatori affermano che è necessario fare più lavoro per confermare che sia così.

Globale, però, ampie differenze nel microbioma intestinale erano facilmente evidenti tra gli Stati Uniti e la maggior parte degli africani. All'interno dell'Africa, la frequenza di alcuni gruppi batterici potrebbe differenziare le popolazioni per etnia e stile di vita. Ad esempio, le due popolazioni di cacciatori-raccoglitori, il San e l'Hadza, possedevano diversi modelli di batteri intestinali rispetto ai gruppi di pastori o agropastorali. Inoltre, nelle popolazioni Maasai e Hadza, due gruppi in cui la divisione del lavoro tra uomini e donne è particolarmente estrema, i ricercatori hanno trovato significative differenze di sesso nei microbiomi che hanno analizzato.

Per capire di più su cosa stavano effettivamente facendo i batteri nell'intestino, i ricercatori hanno cercato percorsi molecolari abbondanti tra le varie specie microbiche in un dato campione. Nei campioni statunitensi, hanno identificato percorsi coinvolti nella decomposizione degli inquinanti ambientali, come il bisfenolo, che include bisfenolo A, meglio conosciuto come "il temuto BPA in plastica, "dice Rubel, così come il DDT, l'insetticida responsabile dell'assottigliamento dei gusci delle uova degli uccelli che è stato vietato negli Stati Uniti dagli anni '70.

Hanno trovato prove di percorsi di degradazione del DDT anche nei campioni del Botswana, un paese che ha continuato a utilizzare la sostanza chimica per controllare le zanzare responsabili di malattie trasmesse come la malaria.

I risultati sollevano una serie di domande interessanti, su cui i ricercatori sperano di fare più luce in futuro con analisi aggiuntive e un accurato sequenziamento genetico e genomico. Stanno anche esaminando ulteriormente i campioni per vedere se la presenza di agenti patogeni gastrointestinali può svolgere un ruolo primario nell'influenzare il microbiota intestinale delle persone nelle aree in cui tali infezioni sono prevalenti.

"Il nostro lavoro espande una narrativa in crescita, "dice Rubel, "dove le tendenze del microbioma sembrano seguire il livello di industrializzazione tra le popolazioni".

Gli scienziati notano che anche queste remote popolazioni africane non sono statiche nelle loro pratiche di vita; lo sviluppo e le sue influenze sull'ambiente e sugli stili di vita tradizionali possono manifestarsi nei modelli mutevoli del microbioma.

"Ciò che sarebbe bello fare è uno studio longitudinale di alcuni di questi gruppi, " dice Hansen. "Nei prossimi 20 anni, le loro vite cambieranno sicuramente rapidamente, e sarebbe interessante vedere se troviamo un cambiamento nel microbioma man mano che cambiano questi fattori dello stile di vita".

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