Limosilactobacillus mucosae

npj Biofilm e microbiomi volume 9, numero articolo: 33 (2023) Citare questo articolo

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La malattia diarroica provoca un'elevata mortalità, soprattutto nei bambini e negli animali giovani. Il microbioma intestinale è fortemente associato alla malattia diarroica e alcuni ceppi specifici di batteri hanno dimostrato effetti antidiarroici. Tuttavia, i meccanismi antidiarroici dei ceppi probiotici non sono stati chiariti. Qui, abbiamo utilizzato suinetti neonati come modello traslazionale e abbiamo scoperto che la disbiosi del microbiota intestinale osservata nei suinetti diarroici era principalmente caratterizzata da una carenza di Lactobacillus, un'abbondanza di Escherichia coli e una biosintesi arricchita di lipopolisaccaridi. Limosilactobacillus mucosae e Limosilactobacillus reuteri erano batteri distintivi che differenziavano i suinetti sani da quelli con diarrea. Topi germ-free (GF) trapiantati con microbiota fecale da suinetti diarroici hanno riprodotto i sintomi della malattia diarroica. La somministrazione di Limosilactobacillus mucosae ma non di Limosilactobacillus reuteri ha alleviato i sintomi della malattia diarroica indotti dal microbiota fecale dei suinetti diarroici e dal test ETEC K88. In particolare, le vescicole extracellulari derivate dal Limosilactobacillus mucosae hanno alleviato i sintomi della malattia diarroica causata da ETEC K88 regolando i fenotipi dei macrofagi. Esperimenti di eliminazione dei macrofagi hanno dimostrato che le vescicole extracellulari alleviano i sintomi della malattia diarroica in modo dipendente dai macrofagi. I nostri risultati forniscono approfondimenti sulla patogenesi della malattia diarroica dal punto di vista del microbiota intestinale e dello sviluppo di strategie terapeutiche antidiarroiche a base di probiotici.

La malattia diarroica è comune nei neonati, con oltre 500.000 decessi dovuti a malattia diarroica segnalati ogni anno in tutto il mondo tra i bambini di età inferiore a 5 anni1,2,3. Oltre all'elevata mortalità, le malattie diarroiche nella prima infanzia causano malnutrizione e danni intestinali persistenti4,5,6. La malattia diarroica porta ad una compromissione della funzione della barriera intestinale e ad un aumento della permeabilità della mucosa intestinale, inducendo l'insorgenza di infiammazione intestinale e, in definitiva, un ritardo della crescita, nonché una ridotta resistenza alle successive infezioni da agenti patogeni7,8. Sebbene i meccanismi che portano alla diarrea siano stati studiati per decenni e la mortalità per diarrea sia sostanzialmente diminuita, la diarrea continua a causare una significativa mortalità e morbilità umana, principalmente a causa delle sue cause complesse9,10. Pertanto, chiarire la patogenesi delle malattie diarroiche neonatali è di grande importanza.

I primi anni di vita rappresentano una finestra di opportunità per lo sviluppo del microbiota intestinale, della funzione di barriera fisica intestinale e del sistema immunitario11. Il microbiota intestinale del neonato ha un profondo impatto sulla salute dell’ospite regolando il metabolismo dei nutrienti intestinali, la maturazione del sistema immunitario e il mantenimento della barriera intestinale12,13,14,15. L’instabilità del microbiota intestinale e l’immaturità del sistema immunitario rendono i neonati particolarmente vulnerabili agli agenti patogeni16. Quando si verifica la diarrea, un marcato aumento della colonizzazione di microrganismi patogeni segue la disgregazione della composizione del microbiota intestinale, suggerendo che le disgregazioni del microbiota aumentano la patogenicità di questi ceppi17. Un microbiota intestinale stabile promuove la salute dell’ospite migliorando la resistenza alla colonizzazione da parte di microrganismi patogeni18,19.

Recentemente, il trapianto di microbiota fecale (FMT) ha ottenuto risultati inaspettatamente positivi nel trattamento dell’infezione da Clostridium difficile, della malattia infiammatoria intestinale e della sindrome dell’intestino irritabile; pertanto, la FMT è diventata una terapia di routine per le malattie intestinali complesse20,21,22,23. Tuttavia, è stata una sfida chiarire quali microrganismi intestinali conferiscono l’effetto terapeutico durante il trattamento FMT. Prove crescenti suggeriscono che la ricostituzione del microbiota intestinale con ceppi probiotici chiave di volta è una strategia efficace contro le malattie gastrointestinali24,25. Pertanto, l’identificazione di potenziali probiotici specifici con potenziale di sollievo dalla diarrea può fornire nuove strategie per il controllo preciso della malattia diarroica neonatale e la prevenzione delle malattie intestinali.