Clostridioides difficile può causare gravi infezioni

I ricercatori rivelano come i batteri intestinali mettono le persone a grave rischio del batterio Clostridioides difficile (C. difficile)

I patogeni enterici sono esposti a un ambiente polimicrobico dinamico nel tratto gastrointestinale. Questa comunità microbica ha dimostrato di essere importante durante l'infezione, ma ci sono pochi esempi che illustrano come le interazioni microbiche possano influenzare la virulenza dei patogeni invasori.

Una nuova ricerca della University of Virginia School of Medicine e dei suoi collaboratori rivela come i microrganismi presenti nel nostro intestino possano peggiorare le pericolose infezioni da Clostridioides difficile (1). La scoperta potrebbe aiutare i medici a identificare i pazienti a rischio di malattie gravi e aprire la porta a nuovi trattamenti.

Clostridioides difficile (C. difficile) è un batterio che può causare infezioni potenzialmente mortali, in particolare tra gli anziani e le persone che assumono antibiotici a lungo termine. Queste infezioni sono caratterizzate da diarrea, nausea e febbre. C. difficile, come è comunemente noto, colpisce più di 350.000 americani all'anno. Una volta infettati, i pazienti tendono a subire reinfezioni; tra coloro che sopravvivono, uno su sei svilupperà un altro caso entro otto settimane, secondo i centri federali per il controllo e la prevenzione delle malattie. Pertanto, Clostridioides difficile può rappresentare un grave problema per gli ospedali e le strutture infermieristiche.

Le nuove scoperte dell'University of Virginia (UVA) aiutano a spiegare perché alcuni pazienti sono particolarmente a rischio. I ricercatori hanno determinato che un gruppo di “patogeni opportunistici” resistenti agli antibiotici trovati nell'intestino chiamati enterococchi può rendere C. difficile più potente e pericoloso. 

«Le interazioni tra Clostridioides difficile, altri microbi e l'intestino umano sono molto complesse. Questo studio ha sfruttato l'esperienza di un ampio team multidisciplinare di diverse istituzioni per districare queste complesse interazioni e scoprire i meccanismi chiave che aiutano Clostridioides difficile (C. difficile) a causare la malattia», ha affermato il ricercatore Jason Papin, PhD (2), del Dipartimento di ingegneria biomedica dell'University of Virginia, un programma congiunto della Facoltà di Medicina e della Facoltà di Ingegneria. «Con questa maggiore comprensione, abbiamo l'opportunità di sviluppare nuove strategie terapeutiche per trattare questa pericolosa infezione».

Un C. difficile più pericoloso

Gli enterococchi sono batteri che possono, da soli, causare pericolose infezioni difficili da trattare. Ad esempio, possono causare meningite, infezioni delle vie urinarie (che possono essere molto gravi negli anziani) e la diverticolite dolorosa (malattia gastrointestinale), oltre ad altre malattie. Ma i ricercatori hanno scoperto che la minaccia che rappresentano non finisce qui.

Il team di ricerca ha raccolto campioni di feci da pazienti con infezioni da C. difficile presso il Vanderbilt University Medical Center, il Children's Hospital di Philadelphia e l'Hospital of the University of Pennsylvania. Hanno quindi utilizzato una combinazione di test di laboratorio e modellazione computerizzata avanzata per comprendere meglio come C. difficile interagisce con altri microrganismi nell'intestino.

Hanno scoperto che gli enterococchi costituiscono un pericoloso alleato per C. difficile. Gli enterococchi producono aminoacidi, tra cui leucina e ornitina, che rendono C. difficile una minaccia più potente per i pazienti la cui composizione intestinale è stata interrotta dagli antibiotici.

Il dottor Papin e il suo team hanno sviluppato potenti modelli computerizzati che hanno aiutato i ricercatori a comprendere e prevedere i complessi cambiamenti nell'intestino. Il loro lavoro, combinato con la ricerca di laboratorio eseguita in altri laboratori, ha dimostrato che gli enterococchi possono rimodellare drasticamente il “metaboloma” - la raccolta di metaboliti come gli amminoacidi - nell'intestino. Questi cambiamenti, riferiscono i ricercatori, alla fine riprogrammano C. difficile e migliorano i suoi comportamenti che causano malattie.

«La modellazione computazionale eseguita da Matthew Jenior [borsista postdottorato UVA nel laboratorio Papin] è stata determinante per scoprire il ruolo degli aminoacidi nell'interazione tra il batterio Clostridioides difficile (C. difficile) e gli enterococchi», ha affermato Papin. «I modelli computazionali che Matthew ha costruito continueranno ad aiutarci a comprendere meglio i processi molecolari in C. difficile che causano la malattia».

Comprendendo meglio come il C. difficile interagisce con gli enterococchi e altri microrganismi nell'intestino, i medici si troveranno avantaggiati per combattere questa comune e grave infezione, affermano i ricercatori.

«La biologia è una scienza ricca di dati e il potere dei modelli computazionali di utilizzare questi dati è solo agli inizi», ha affermato Papin. «Siamo entusiasti delle innumerevoli opportunità di utilizzare la scienza dei dati e la modellazione computerizzata per guidare la scoperta biologica».

I ricercatori hanno pubblicato le loro scoperte sulla prestigiosa rivista scientifica Nature (3). La squadra era composta da: Alexander B. Smith, Matthew L. Jenior, Orlaith Keenan, Jessica L. Hart, Jonathan Specker, Arwa Abbas, Paula C. Rangel, Chao Di, Jamal Green, Katelyn A. Bustin, Jennifer A. Gaddy, Maribeth R. Nicholson, Clare Laut, Brendan J. Kelly, Megan L. Matthews, Daniel R. Evans, Daria Van Tyne, Emma E. Furth, Papin, Frederic D. Bushman, Jessi Erlichman, Robert N. Baldassano, Michael A. Silverman, Gary M. Dunny, Boone M. Prentice, Eric P. Skaar and Joseph P. Zackular.

La ricerca è stata supportata dalle seguenti istituzioni: National Institutes of Health, grants K22AI7220, R35GM138369, R01AI138581, R01AI145992, R01HD090061, R01AT010253, UL1TR000445, K23 AI121485 and 1DP1DA051620; Children’s Hospital of Philadelphia Junior Faculty Pilot Grant; Cell and Molecular Biology Training Grant, T32GM07229; UVA TransUniversity Microbiome Initiative Pilot Grant; Chemical and Biology Interface Training Grant 5T32GM071339-15; Centers for Disease Control and Prevention grant BAA 200-2016-91937; Commonwealth Universal Research Enhancement programme grant SAP#4100068710.

Riferimenti:

(1) Clostridioides difficile

(2) Jason Papin

(3) Enterococci enhance Clostridioides difficile pathogenesis

Descrizione foto: Una nuova scoperta di Jason Papin, PhD e collaboratori della University of Virginia School of Medicine potrebbe aiutare i medici a identificare i pazienti a rischio di C. difficile grave e scoprire nuovi trattamenti. - Credit: Dan Addison | UVA Communications.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Potentially Deadly Infection Has Dangerous Ally Lurking in Our Guts