L’identificazione del ruolo che il microbioma, ossia l’intera comunità microbica (microbioma) presente in un dato organo o tessuto, ha nel nostro organismo e nelle sue patologie, rappresenta un importante campo di studio recente. La popolazione microbica localizzata rappresenta una caratteristica unica del singolo individuo, cosa che potrebbe essere sfruttata per risalire alla migliore terapia. In fibrosi cistica, ciò che interessa è soprattutto lo studio del microbioma respiratorio. Fondazione per la Ricerca sulla Fibrosi Cistica (FFC) ha finanziato in questi ultimi anni alcuni importanti progetti di ricerca sulla comprensione e delucidazione del microbioma in un ambito nuovo come quello polmonare, progetti coordinati da Annamaria Bevivino, afferente all’istituto ENEA Casaccia di Frascati (Roma). La dottoressa Bevivino e i ricercatori dell’ENEA, hanno recentemente pubblicato revisione (1) di vari studi pubblicati fino ad oggi sul microbioma in fibrosi cistica, mettendo in luce i progressi raggiunti dalla scienza nel campo. La revisione sottolinea come sia ormai assodato che l’ecologia delle comunità batteriche presenti nei polmoni dei soggetti affetti da fibrosi cistica abbia un ruolo nel determinare lo stato della situazione respiratoria. Inoltre, attraverso nuove tecnologie (studio dei geni dei microbi componenti il microbioma), non coltura-dipendenti, è stata evidenziata la complessità dell’ecosistema respiratorio e sono state identificate nuove popolazioni batteriche.
Per studiare il microbioma, è necessario ottenere campioni prelevati da pazienti. Una pubblicazione altrettanto recente (2) sottolinea che non è ancora noto fino a che punto il microbioma orofaringeo (da prelievo con tampone di materiale del faringe e del tratto che sta appena sotto il faringe, detto ipofaringe, di più facile accesso) rassomigli effettivamente alla comunità di microbioma presente nei polmoni dei bambini FC. Questo appena pubblicato (2) è un piccolo studio con un numero limitato di giovani pazienti, ma fornisce qualche informazione interessante. Le vie aeree di bambini con fibrosi cistica ospitano comunità polimicrobiche complesse, che correlano con la progressione della malattia polmonare e l’uso di antibiotici. I tamponi faringei sono ampiamente utilizzati nei bambini FC, come metodo per rilevare microrganismi potenzialmente patogeni nelle vie aeree inferiori. Tuttavia, il rapporto tra le comunità microbiche delle vie aeree superiori e quelle delle vie inferiori (bronchi) rimane poco compreso, sottolineano gli autori (2). Per chiarirlo, è stato analizzato il microbioma da tampone faringeo (vie aeree superiori) e da lavaggio broncoalveolare – BAL (per le vie aeree inferiori) in 21 bambini FC (14 maschi e 7 femmine) e 26 controlli non-FC (16 maschi e 10 femmine). L’età mediana dei bambini FC era superiore a quella dei controlli non-FC, 8 anni in confronto a 2 anni e mezzo, da segnalare come limitazione dello studio. Altro aspetto critico: al momento della broncoscopia, alcuni soggetti FC erano ospedalizzati e stavano ricevendo antibiotico per via intravenosa, altri per via orale e alcuni avevano appena terminato la profilassi antibatterica. Questo è un punto importante dello studio, perché pone delle limitazioni che gli stessi autori sottolineano.
I campioni orofaringeo e del polmone sono stati analizzati utilizzando il il metodo del sequenziamento (sequencing) indicato con la sigla 16S rRNA, una tecnica che non si basa su coltura, ma sull’analisi del DNA del campione prelevato. Questo fatto è importante, perché alcune specie batteriche sfuggono alle normali analisi di colture, per le quali bisogna superare alcuni problemi dovuti alla difficoltà di coltivare un gran numero di microrganismi. L’amplificazione del gene 16S rRNA ha avuto successo in 19 tamponi faringei e 18 campioni BAL dei 21 bambini con fibrosi cistica e in 23 tamponi faringei e 25 BAL dei 26 controlli non-FC.
I ricercatori hanno trovato significative differenze tra il microbioma delle vie aeree superiori e inferiori, sia nei pazienti FC che in quelli non FC, in termini di ricchezza e diversità microbica e anche di struttura e composizione delle comunità microbiche. In entrambe le categorie, il microbioma delle vie inferiori ha mostrato minore diversità e ricchezza in confronto alle vie superiori. È anche vero però che, indipendentemente da via aeree inferiori o superiori, la malattia FC appare associata a un profilo univoco del microbioma polmonare, con aggregati che differiscono significativamente tra FC e non-FC. Infatti, il microbioma FC mostra una maggiore abbondanza di proteine legate alla motilità batterica nei campioni prelevati da pazienti FC; viceversa, i geni associati alla sintesi e al metabolismo degli acidi nucleici e delle proteine, dominano nei controlli non FC. In conclusione, questo studio conferma l’esistenza di un profilo microbico univoco nei bambini FC, anche se evidenzia i limiti dell’utilizzo di tamponi faringei per studiare il microbioma delle vie aeree inferiori.
1) Bevivino A, Bacci G, Drevinek P, Nelson MT, Hoffman L, Mengoni A. Deciphering the Ecology of Cystic Fibrosis Bacterial Communities: Towards Systems-Level Integration. Trends Mol Med. 2019 Aug 19. pii: S1471-4914(19)30185-6. doi: 10.1016/j.molmed.2019.07.008. [Epub ahead of print]
2) Kirst ME, Baker D, Li E, Abu-Hasan M, Wang GP. Upper versus lower airway microbiome and metagenome in children with cystic fibrosis and their correlation with lung inflammation. PLoS One. 2019 Sep 19;14(9):e0222323. doi: 10.1371/journal.pone.0222323. eCollection 2019.
