Il microbiota - Formazione in Pediatria

Il microbiota
Alberto Villani
UOC Pediatria Generale e Malattie Infettive
Dipartimento Pediatria Universitaria e Ospedaliera
Ospedale Pediatrico Bambino Gesù – IRCCS – Roma
[email protected]
Il mondo microbiologico
•Fino al 1980 erano state validate e
pubblicate 1.800 specie batteriche.
•Negli ultimi 4 anni sono state descritte e
pubblicate più nuove specie di quante ce
ne fossero fino al 1980.
•Negli ultimi anni vengono descritte più di
500 nuove specie l’anno.
Può isolare batteri in 6-10 minuti
€ 1.43 per strain
Costo per 16S rRNA sequencing
€ 137 per strain
Il Mycobacterium
tuberculosis strain Beijing
può essere isolato in 2 ore
usando una specifica RT-PCR
consentendo l’isolamento
del paziente, lo screening
dei contatti e l’immediato
avvio della corretta terapia
Esempi di epidemie investigate con NGS
(Next Generation Sequencing).
L’applicazione delle sequenze genomiche include lo sviluppo di:
identificazione, definizione del mezzo di coltura, determinazione di antibiotico
resistenza e valutazione della virulenza: FAST and CHEAP
Nature Reviews Genetics, 2013; 14: 243-248
Comprendere, predire e manipolare l’evoluzione
genotipica dell’antibioticoresistenza
Adam C. Palmer e Ray Kishony – Nature Reviews Genetics, 2013; 14: 243-248
L’evoluzione dell’antibiotico-resistenza può ora essere rapidamente
tracciata con tecnologie ad alta capacità produttiva per la determinazione
del genotipo e del fenotipo batterico. La combinazione di questi nuovi
approcci sull’evoluzione delle resistenze in laboratorio e la caratterizzazione
clinica dei nuovi patogeni resistenti, stanno consentendo di far
comprendere le basi molecolari e l’evoluzione dell’antibiotico-resistenza
in corso di trattamento con un singolo farmaco o con una combinazione di
farmaci. In questo articolo vengono descritte queste nuove metodiche per
studiare l’evoluzione dell’antibiotico-resistenza e discutere come la
genomica e gli stimoli che ne derivano possano trasformare le modalità di
diagnosi, trattamento e dell’antibiotico-resistenza nelle infezioni
batteriche.
Cosa accade se
mettiamo 100
batteri in un
idoneo terreno
di coltura a
37°C?
In 5 ore avremo
3.000.000 di
batteri
Cosa accade se mettiamo 100 esseri umani in
condizioni favorevoli ?
In 5 ore avremo ancora solo 100 esseri umani.
La sfida
perpetua
delle
malattie
infettive
Il microbiota umano è composto prevalentemente da batteri
(miliardi). Quelli intestinali costituiscono circa Kg 2 del peso
corporeo di un individuo. Sono presenti tra 300 e 1.000 differenti
specie. La possibilità di conoscere molti nuovi batteri è stato
possibile grazie all’analisi con metodi cultura- indipendente.
Il microbiota intestinale, definito prima flora intestinale, è al centro dell’interesse
non solo microbiologico, ma di tutta la medicina. Negli ultimi anni sono stati
compiuti significativi progressi dall’analisi della composizione e della funzione del
microbiota.
Uno “squilibrio del microbiota”, detto “disbiosi” è stato associato a numerose
malattie negli ultimi anni, non solo dell’apparato gastrointestinale, ma anche a
diabete, malattia metabolica, malattia del fegato grasso non alcolico o
steatoepatosi, malattie psichiatriche quali la depressione e alla sclerosi multipla.
Moltissimi germi hanno un tropismo fortemente orientato verso un tessuto
Molecole batteriche di adesione selezionate
Le forme di colonizzazione batterica sono:
1) Mutualistica: entrambi gli organismi beneficiano
dalla coesistenza. Nell’intestino molti batteri non sono
commensali (pur essendo ritenuti tali), ma
mutualistici, perché entrambi, sia i batteri che
l’organismo umano, beneficiano dalla loro esistenza.
2) Commensale: quando un organismo ne beneficia e
l’altro o non ne ha vantaggi o può essere anche
danneggiato. Nel caso dei batteri intestinali significa
che i vantaggi sono per i batteri e non per l’organismo.
3) Opportunistica: questo significa che in condizioni di
normalità il microbo non determina malattia, ma che
in presenza di particolari condizioni può determinare
malattia. Un esempio è rappresentato dalla
Staphylococcus aureus che può determinare infezione
se “entra” nel corpo, mentre non dà problemi se
colonizza la cute o anche l’intestino.
PARTO
VAGINALE
TAGLIO
CESAREO
MADRE
NEONATO
4 mesi
12 mesi
PARTO
VAGINALE
TAGLIO
CESAREO
Parto
vaginale
Taglio
cesareo
Vie metaboliche prevalenti in base alla colonizzazione e all’habitat
SCFAs: Short Chain Fatty Acids
Interazioni tra ospite e microbi che influenzano la salute
MAMPs: Microbe-Associated Molecular Patterns
Meccanismi che interagiscono con la crescita batterica
Fattori dietetici in grado
di determinare disbiosi
Considerazioni conclusive
• Il microbioma è parte dell’organismo e tende a modularsi
dalla nascita e nel corso della vita.
• Non è semplicemente un rapporto quantitativo tra germi
“buoni” e germi “cattivi”.
• Le interazioni sono modulate da molti fattori, ma sono
determinate dall’attivazione/inibizione di prodotti e
metaboliti.
• Il microbioma è determinante per lo stato di salute di un
individuo.
• Siamo ancora all'inizio della scoperta di un mondo complesso
e molto affascinante
Congresso Nazionale della
Società Italiana di Pediatria
FIRENZE
16-19 novembre 2016