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La resistenza batterica agli antibiotici è un problema globale. L'uso massiccio di antibiotici in suinicoltura è una delle cause dell'attuale antibioticoresistenza. Le infezioni intestinali in particolare hanno bisogno di grandi quantità di antibiotici, per cui, se la salute intestinale dei suini migliora si potrà ridurre fortemente il consumo di antibiotici.
Il microbioma intestinale gioca un ruolo chiave per la salute enterica
La salute intestinale dipende da molti fattori come la digestione e l'assorbimento dei nutrienti, le malattie gastroenteriche e la composizione della microflora. Il microbioma intestinale è una popolazione complessa e dinamica di oltre 1000 specie diverse ed è fondamentale alla salute intestinale dei mammiferi. Il microbioma ha la capacità di modulare molti fattori che determinato lo stato di salute. La maggior parte dei batteri hanno un effetto positivo sull'ospite dove vivono: digestione dei nutrienti, attivazioni di certi geni dell'ospite responsabili per l'assorbimento dei nutrienti, supplementazioni vitaminiche, sviluppo del sistema immunitario e sono in grado di prevenire la colonizzazione da parte di agenti patogeni. E' per questo che mantenere equilibrata la composizione di questa popolazione nell'intestino è un fattore chiave per il controllo della salute intestinale.
La colonizzazione dell'intestino dipende da una grande miriade di fattori genetici ed ambientali, di cui solo recentemente si è venuto a conoscenza. Dobbiamo migliorare le conoscenze del controllo della colonizzazione e dei meccanismi molecolari su cui questa si basa, per infine poter modulare il microbioma a beneficio dell'intestino.
La genetica è importante per controllare quali microorganismi vivono nell'intestino
La genetica è in grado di regolare la colonizzazione batterica, in particolare, la variante naturale del gene α1,2-fucosiltransferasi 1 (FUT1) sembra aver un ruolo rilevante. Il polimorfismo del FUT1 controlla le infezioni da E. coli enterotossigeno dotato di fimbrie F18 (ETEC F18) (Meijerink et al. 2000). L'ETEC F18 è responsabile di un'importante gamma di infezioni intestinali, sopratutto dei suini appena svezzati. Una miglior conoscenza su come questa variante genetica migliora la salute intestinale è di grandissimo valore e potrebbe aiutare a ridurre l'uso di antibiotici.
FUT1 controlla l'assemblaggio di strutture importanti per la colonizzazione batterica
FUT1 è un'enzima che interviene nella formazione di glucidi specifici. Tutte le cellule hanno molecole di riconoscimento specifici nella propria superficie che li permette di interagire con altre cellule. In genere, queste molecole, sono zuccheri specifici che sono aggregati a certe proteine o lipidi. Tali zuccheri sono anche molto importanti per la vita del microbioma nell'intestino e servono sia come punti di fissaggio per i microorganismi alla parete intestinale e come fonte di nutrimento.(Fig. 1). Un cambio nella disponibilità di questi zuccheri potrebbe dar luogo a conseguenze fatali per alcuni batteri.
Figura 1: Le interazioni tra batteri e glicani sono importanti per la colonizzazione dell'intestino, dato che le molecole del batterio aderiscono alle cellule dell'ospite attraverso specifici glicani.
Un recente studio del nostro gruppo di lavoro, ha dimostrato che la variante specifica del gene FUT1 controlla l'espressinoe di certi glucidi con fucosio nell'intestino. (Hesselager et al. 2016). Queste strutture di glucidi specifici sono conosciute anche come antigeni del gruppo isto-sanguigneo, avendo osservato in precedenza che influenzano il fissaggio dei batteri (Gagneux e Varki 1999), però quello che non si era dimostrato prima è che questi zuccheri specifici erano collegati a proteine delle cellule intestinali. Quindi, i risultati che abbiamo avuto, confermano che la catena fucosio-zuccheri-proteine offre una grande opportunità per la manipolazione della colonizzazione batterica a livello intestinale.
La selezione genetica può migliorare la salute intestinale del suino?
Abbiamo stabilito una sequenza di eventi che collegano una variazione genetica naturale con le alterazioni specifiche delle molecole degli zuccheri intestinali, che a loro volta hanno un impatto diretto sulla salute e sensibilità ai patogeni(Fig. 2). Queste conoscenze aprono la porta ad una miglior comprensione di come la genetica può influenzare la salute intestinale e ancora che questo può essere ottenuto attraverso la selezione genetica.
Figura 2: La sequenza di eventi che collegano una variazione conosciuta nel gene FUT1 con cambio delle molecole di zuccheri nell'intestino e con alterazioni della colonizzazione intestinale e sensibilità ai patogeni.
La variazione genetica di FUT1 dà luogo alla resistenza all' ETEC F18, tuttavia, considerando che gli zuccheri intestinali si usano comunemente come punti di ancoraggio di altri microorganismi o come fonte di nutrimento, altri microorganismi con ruoli importanti nella salute animale possono essere ugualmente colpiti. Questo significa, che per comprendere pienamente l'impatto della variante genetica sulla salute intestinale, è necessario ampliare le conoscenze su come questa colonizzazione si vede alterata dalla colonizzazione di altri batteri e in particolare di quelli che normalmente compongono il microbioma intestinale.
In conclusione, la selezione genetica offre uno strumento molto potente per migliorare e mantenere la salute intestinale nella produzione suinicola intensiva e nel futuro, può convergire in un'alternativa più sostenibilie per l'allevamento per quanto riguarda l'uso degli antibiotici.
