Una nuova tecnica rileva nuovi ceppi di microbi nel microbiota fecale umano dopo un intervento chirurgico all'obesità

Utilizzando una tecnica bioinformatica unica sviluppata presso l'Università dell'Alabama a Birmingham, I ricercatori dell'UAB hanno rilevato l'emergere di nuovi ceppi di microbi nel microbiota fecale umano dopo l'intervento chirurgico contro l'obesità. Questi nuovi ceppi sono emersi dopo l'interruzione chirurgica dello stomaco e dell'intestino tenue superiore. In contrasto, i ricercatori hanno scoperto che i ceppi del microbiota fecale intestinale umano assomigliavano a quelli trovati prima dell'intervento chirurgico dopo l'intervento chirurgico nel colon, che è la parte inferiore del tratto gastrointestinale, o GI, tratto.

I ricercatori dell'UAB hanno studiato i pazienti sottoposti a due tipi di chirurgia dell'obesità:bypass gastrico Roux-en-Y e gastrectomia a manica. Nella gastrectomia a manica, la dimensione dello stomaco è ridotta. Il bypass gastrico Roux-en-Y riduce anche le dimensioni dello stomaco che riceve il cibo, ma crea inoltre un bypass chirurgico del resto dello stomaco e della prima parte dell'intestino tenue.

"I nostri risultati mostrano che, quando cambi il tratto gastrointestinale superiore con un intervento chirurgico all'obesità, cambi anche l'ambiente intestinale, con conseguente comparsa di nuovi ceppi di microbi, " ha detto Casey Morrow, dottorato di ricerca, capo del gruppo di ricerca e professore emerito nel Dipartimento di Cellule dell'UAB, Biologia dello sviluppo e dell'integrazione. "Nella competizione microbica per i nutrienti e lo spazio nel tratto gastrointestinale, i vincitori sono nuovi ceppi che sono più competitivi nel nuovo ambiente del tratto gastrointestinale".

La capacità della tecnica informatica di discriminare tra singoli ceppi della stessa specie fa avanzare l'analisi del microbiota intestinale umano e come la chirurgia può alterare la comunità microbica. Il microbiota umano è costituito in gran parte da 500 a 1, 000 specie batteriche che hanno un'influenza principalmente benefica sulla salute umana, compresa la modulazione del sistema immunitario e le influenze sul metabolismo dell'ospite e sullo sviluppo degli organi. Precedenti studi sul microbiota sono stati in grado di determinare cambiamenti nell'abbondanza relativa di varie specie dopo la chirurgia dell'obesità, ma non potevano discernere se ciò potesse essere dovuto alla sostituzione di un ceppo di una particolare specie con un altro ceppo di quella stessa specie.

Nel 2017, i ricercatori dell'UAB avevano usato la loro tecnica, chiamata variante a singolo nucleotide di somiglianza basata sulla finestra, o WSS - per mostrare la prima dimostrazione diretta che i microbi del donatore fecale sono rimasti nei riceventi per mesi o anni dopo i trapianti fecali per il trattamento di pazienti con infezioni ricorrenti da Clostridium difficile.

Per il rapporto pubblicato sul Diario del microbioma umano in dicembre, Morrow e colleghi hanno analizzato campioni di feci prelevati da pazienti prima e uno o due anni dopo l'intervento chirurgico per l'obesità. Lo studio ha incluso 18 pazienti sottoposti a bypass gastrico Roux-en-Y e sei pazienti sottoposti a gastrectomia a manica.

Quando sono stati confrontati i campioni pre e post-fecale per i due gruppi di pazienti sottoposti a chirurgia dell'obesità, solo il 65% dei punteggi WSS Roux-en-Y e il 75% dei punteggi WSS sulla gastrectomia a manica erano al di sopra del limite limite che identifica le coppie correlate. Ciò significava che, per il 35% delle coppie di microbiota Roux-en-Y e il 25% delle coppie di gastrectomia a manica, si sono verificati cambiamenti da un ceppo microbico di una specie batterica a un altro ceppo, e in alcuni casi questi cambiamenti nella comunità microbica persistevano da uno a due anni dopo le operazioni. Molteplici cambiamenti nei ceppi microbici di varie specie batteriche sono stati identificati nella maggior parte, ma non tutto, dei pazienti sottoposti a chirurgia dell'obesità.

In contrasto, per cinque pazienti chirurgici che hanno perso segmenti del colon sigmoideo, che è vicino alla fine del tratto gastrointestinale, Il 97 percento dei punteggi WSS che confrontavano i campioni pre e postoperatori era al di sopra del cutoff, indicando ceppi stabili nel tempo, nonostante le operazioni Tre di questi pazienti hanno mostrato un singolo nuovo ceppo microbico in una particolare specie batterica. Gli altri due non avevano nuovi ceppi. Questo 97% è simile alla stabilità del microbiota intestinale osservata in uno o due anni in persone che non hanno subito un'operazione.

"Il nostro studio descrive, per la prima volta, l'emergere di nuovi ceppi microbici nella comunità fecale a seguito di alterazione del tratto gastrointestinale superiore, " Morrow ha detto. "Molto probabilmente, le origini dei nuovi ceppi nella comunità fecale sono le comunità microbiche associate ai tessuti dell'intestino tenue. Poiché l'intervento ha provocato un'alterazione fisiologica permanente, i nuovi ceppi microbici riflettono la risposta a questi cambiamenti ambientali nel tratto gastrointestinale".

"In un'implicazione più ampia, "Domani ha detto, "la consapevolezza che gli esseri umani possono ospitare più ceppi degli stessi microbi ci fornisce un nuovo apprezzamento per la complessità della comunità di microbi gastrointestinali umani. Rafforza l'importanza dei nostri studi in corso per esaminare l'impatto che altri trattamenti che distruggono il microbioma, come antibiotici e chemioterapia antitumorale, hanno sulla struttura della comunità microbica del tratto gastrointestinale."

• Lo studio trova una soluzione semplice ai problemi intestinali comuni
• CytoReason stipula un accordo di collaborazione per la scoperta di farmaci con Pfizer