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Come i batteri intestinali influenzano la diffusione delle malattie nei topi campagnoli

La ricerca mostra come i microbiomi intestinali influenzano la trasmissione delle malattie nei piccoli roditori.

Klara M. Wanelik, Mike Begon, Janette E. Bradley, Jonathan Fenn, Joseph A. Jackson, Steve Paterson

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Negli ultimi anni, due argomenti hanno attirato l’attenzione nel campo dell'epidemiologia: i Superspreaders e i microbiomi intestinali. I superspreaders sono persone che trasmettono malattie a molti altri, mentre i microbiomi intestinali sono le minuscole forme di vita che abitano i nostri sistemi digestivi e possono influenzare la nostra salute. Studiando insieme questi due aspetti, i ricercatori sperano di scoprire come i batteri intestinali possano influenzare la capacità di una persona di diffondere infezioni.

Superspreaders Spiegati

I superspreaders sono un gruppo particolare. Queste persone hanno una capacità di diffondere malattie in modo che sembra sproporzionato rispetto alla persona media. Immagina una festa dove una persona parla con tutti e racconta una barzelletta, mentre un'altra sta in un angolo sorseggiando la sua bevanda in silenzio. Quella persona chiacchierona è come un superspreader: interagisce con molte persone e potrebbe trasmettere un virus o un batterio.

Ci sono due tipi principali di superspreaders. Il primo tipo, noti come supershedders, rilasciano un gran numero di patogeni-un termine elegante per germi-nell'ambiente. Pensali come quelli che starnutiscono ovunque a quella festa senza coprirsi la bocca.

Il secondo tipo, i supercontacters, potrebbero non rilasciare molti germi, ma incontrano molte persone. Sono le farfalle sociali che gironzolano, stringendo mani e dando abbracci, creando così molte opportunità per la trasmissione delle malattie.

Il Ruolo dei Microbiomi Intestinali

Ora, parliamo del Microbioma intestinale. I nostri intestini ospitano trilioni di minuscoli microrganismi che aiutano nella digestione e giocano un ruolo cruciale nel nostro sistema immunitario. Questi microrganismi possono influenzare il comportamento, la salute e come il nostro corpo reagisce alle infezioni. Immaginali come piccoli coinquilini nel tuo intestino che possono aiutarti a rimanere in salute o causare problemi se si comportano male.

La ricerca ha mostrato una connessione tra il microbioma intestinale e il sistema immunitario. Ad esempio, se i tuoi batteri intestinali sono in forma e bilanciati, possono aiutare il tuo corpo a combattere le infezioni. Tuttavia, uno squilibrio-a volte chiamato Disbiosi-può portare a problemi. Quando i batteri dannosi prendono il sopravvento, il tuo sistema immunitario potrebbe non funzionare al meglio, rendendo più facile la diffusione delle malattie.

Lo Studio dei Ratti Selvatici

Gli scienziati hanno deciso di studiare questi concetti usando i topi da campo. Questi piccoli roditori vivono nelle aree erbose e hanno alcune caratteristiche interessanti: si riproducono rapidamente, ma le loro popolazioni oscillano drammaticamente ogni pochi anni. Questo li rende un soggetto perfetto per studiare come patogeni come Bartonella-un batterio potenzialmente dannoso per animali e umani-vengono trasmessi in natura.

Nello studio, i ricercatori hanno allestito trappole per catturare e monitorare questi topi. Hanno raccolto campioni di sangue per misurare il livello di infezione da Bartonella e hanno anche raccolto campioni fecali per analizzare la composizione del microbioma intestinale. Osservando come questi topi condividono le trappole, i ricercatori hanno potuto farsi un’idea di quanto spesso si incontrassero, il che è fondamentale per comprendere la trasmissione delle malattie.

Gruppi Distinti di Topi

Analizzando i dati, gli scienziati hanno scoperto che i topi potevano essere divisi in gruppi distinti in base ai loro comportamenti di rilascio e contatto. Hanno identificato quattro categorie per il rilascio: low-shedders, low-intermediate-shedders, high-intermediate-shedders e high-shedders. Allo stesso modo, hanno trovato quattro gruppi per il contatto: non-contacters, low-contacters, intermediate-contacters e high-contacters.

Queste categorie aiutano i ricercatori a capire quali topi sono più propensi a diffondere malattie. Si è scoperto che alcuni topi sono semplicemente più generosi con i loro germi rispetto ad altri. Questo potrebbe dipendere da fattori come quanti germi portano o quanto spesso interagiscono con altri topi.

Il Microbioma Intestinale e il Suo Impatto

I ricercatori hanno anche indagato su come il microbioma intestinale si relaziona a questi comportamenti di rilascio e contatto. Hanno scoperto che i topi che socializzano di più tendono ad avere una minore diversità microbica intestinale rispetto a quelli che interagiscono meno. Questo implica che topi che socializzano di più hanno meno varietà nei loro batteri intestinali, il che potrebbe influenzare la loro salute e capacità di diffondere malattie.

In termini più semplici, avere meno amici alla festa del microbioma potrebbe significare che sei più propenso a prendere e condividere un virus. Curiosamente, alcuni tipi di batteri erano più abbondanti nel gruppo ad alto contatto, suggerendo un possibile legame tra batteri intestinali e comportamento sociale.

Reti Sociali di Topi

Per approfondire, i ricercatori hanno creato una rete sociale basata su quanto spesso i topi condividevano le trappole. Questo approccio innovativo ha permesso loro di vedere chi stava in compagnia di chi a colpo d’occhio-come una mensa di scuola superiore, ma per roditori. Lo studio ha rivelato che alcuni topi avevano un "degree ponderato" più alto, il che significa che erano più popolari nei circoli delle trappole.

Esaminando queste reti sociali, i ricercatori hanno potuto determinare quanto fossero interconnessi i topi e se ciò influisse sulla diffusione di Bartonella. Più forti sono i legami sociali, maggiori sono le opportunità di trasmettere malattie.

Il Legame Tra Rilascio e Contatto

Lo studio aveva lo scopo di vedere se ci fosse una relazione tra essere un supershedder e un supercontacter. Tuttavia, i risultati non hanno mostrato alcun legame diretto tra i due. Questo suggerisce che essere bravi a diffondere germi e essere sociali possa derivare da fattori diversi. Pertanto, i ricercatori hanno dovuto considerare ciascuna caratteristica in modo indipendente quando li hanno indagati ulteriormente.

Il Ruolo della Diversità Microbica

Un risultato fondamentale è stato che i topi ad alto contatto avevano un microbioma intestinale meno diversificato. Questa mancanza di diversità può portare a disbiosi-uno stato in cui l'intestino è pieno di troppi batteri dannosi o poco utili. Questo squilibrio può danneggiare la risposta immunitaria e rendere questi topi più suscettibili alle infezioni.

Si è scoperto che la composizione dei batteri intestinali potrebbe essere un fattore nel determinare quanto bene un topo è in grado di diffondere malattie. In particolare, lo studio ha identificato un gruppo di batteri intestinali chiamati Muribaculaceae, che sembrava essere importante in questo contesto.

Le Implicazioni dei Risultati

Capire come i batteri intestinali influenzano il superspreading potrebbe avere importanti implicazioni per il controllo delle malattie. Se gli scienziati possono identificare quali topi sono più propensi a diffondere germi basandosi sul loro microbioma intestinale, potrebbero adottare misure per limitare la diffusione delle malattie nelle popolazioni animali. Questo sarebbe un passo avanti nella gestione della trasmissione delle malattie e potrebbe migliorare i programmi di controllo delle malattie.

Immagina un futuro in cui i gestori della fauna selvatica possono identificare animali a rischio e applicare azioni mirate-pensalo come un intervento sanitario per i topi che potrebbero portare patogeni indesiderati.

Guardando Avanti

Anche se la ricerca non prova definitivamente che i batteri intestinali causano direttamente differenze nel potenziale di superspreading, apre la porta a ulteriori studi per confermare questa relazione. Conducendo esperimenti come il trapianto di microbiota fecale (FMT), gli scienziati potrebbero indagare se cambiare i microbi intestinali di un topo influenzerebbe i suoi comportamenti di rilascio o contatto.

Ulteriori ricerche potrebbero anche utilizzare tecniche più avanzate, come i dati metagenomici, per ottenere una comprensione più profonda del microbioma intestinale. Esaminando queste comunità batteriche con maggiore dettaglio, gli scienziati potrebbero identificare modelli e associazioni più specifiche.

Conclusione

Lo studio dei superspreaders e dei microbiomi intestinali nei topi da campo offre preziose informazioni sulla trasmissione delle malattie. Riconoscere il potenziale legame tra batteri intestinali e come gli animali diffondono le infezioni potrebbe portare a strategie migliori per controllare le malattie nella fauna selvatica e, alla fine, negli esseri umani.

Nel grande schema delle cose, potrebbe sembrare sorprendente che un piccolo roditore con un nome strano possa aiutare a svelare le complessità della diffusione delle malattie, ma a volte, le creature più piccole portano le lezioni più grandi. Chi avrebbe mai pensato che un piccolo topo potesse portarci a una maggiore comprensione della nostra salute? Quindi, la prossima volta che vedi un topo da campo, ricorda: potrebbe essere proprio l’eroe invisibile di cui abbiamo bisogno nella lotta contro la trasmissione delle malattie!

Fonte originale

Titolo: Superspreaders have lower gut microbial alpha-diversity and distinct gut microbial composition in a natural rodent population

Estratto: The microbiome is well-known to drive variation in host states (e.g., behaviour, or immunity) that would be expected to modulate the spread of infectious disease - but the role of microbiotal interactions in promoting superspreading by individuals is poorly understood. Superspreaders are individuals with a strongly disproportionate contribution to pathogen transmission, and they come in two forms. Supershedders transmit infection to more individuals because they shed higher levels of a pathogen. Supercontacters transmit infection to more individuals because they have a larger number of social contacts. We explore associations between the gut microbiota and these two forms of superspreading in a wild rodent model - Bartonella spp. bacteraemia in the field vole (Microtus agrestis). We find evidence that, first, individuals fall into distinct shedding and contacting clusters, and second, that higher-contacters have lower and more variable gut microbial alpha-diversity than lower-contacters. We also show evidence that both higher-shedders and higher-contacters have distinct gut microbial composition, and identify OTUs which are differentially abundant in the gut microbiota of these two classes of individuals when compared to lower-shedders and lower-contacters respectively. We find that the Muribaculaceae are associated with differences in both shedding and contacting, and discuss potential mechanisms by which they may be acting on these host traits.

Autori: Klara M. Wanelik, Mike Begon, Janette E. Bradley, Jonathan Fenn, Joseph A. Jackson, Steve Paterson

Ultimo aggiornamento: 2024-12-03 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.28.625396

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.28.625396.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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