Correlazioni fra dieta , risposta immunitaria e resistenza ai patogeni : la resistenza ai patogeni risulta condizionata dalla dieta .

Correlazioni fra dieta , risposta immunitaria e resistenza ai patogeni : la resistenza ai patogeni risulta condizionata dalla dieta . Questa modella il microbiota del tratto gastrointestinale che a sua volta condiziona il sistema immunitario.

articolo di gianni savorelli - Savorelli Gianni prodotti per apicoltura
Il lavoro open access
ORIGINAL RESEARCH doi: 10.3389/ Frontiers in Physiology | www.frontiersin.org
Intestinal Microbiota Confer Protection by Priming the Immune System of Red Palm Weevil Rhynchophorus ferrugineus Olivier Abrar Muhammad, Prosper Habineza, Tianliang Ji, Youming Hou and Zhanghong Shi

studia il rapporto fra microbiota del tratto gastrointestinale , comunemente detto flora intestinale e la capacità immunitaria . E’ noto che diversi gruppi di microbi colonizzano il tratto gastro intestinale degli insetti determinando effetti di vario tipo sull’ospite. Considerando che sia i batteri patogeni che quelli simbionti e benèfici possiedono “immune elicitors” ( L'elicitore è un agente biotico o abiotico in grado di indurre la biosintesi di metaboliti implicati nelle risposte difensive dell’ospite ) ci si trova davanti la complessa questione per cui il sistema immunitario dell’insetto ( o di altro soggetto ) dovrebbe “rispettare e tollerare la replicazione “ di una adeguata quantità di batteri utili , ma -per contro - deve fortemente limitare la presenza dei patogeni.
E’ ormai evidente alla scienza che barriere fisiche come membrana peritrofica e muco svolgono nel tratto intestinale un ruolo fondamentale nella limitazione dei microbi, insieme a specifiche difese immunitarie ( del tratto intestinale ). Per esempio le cellule dell’epitelio dell’intestino possono secernere sostanze antimicrobiche. Nell’insieme, in situazioni normali si ha il mantenimento della giusta popolazione microbica nel tratto gastro- intestinale.
E’ anche noto che alcuni dei microbi che colonizzano il tratto gastro intestinale degli insetti ( endosimbionti ) possono conferire all’insetto che li ospita resistenza nei confronti di diversi patogeni . Tuttavia l’” effetto” del microbiota sullo sviluppo delle difese immunitarie dell’insetto che li ospita è ben lontano dall’essere compreso .
Nello studio suddetto è verificata l’influenza dei batteri commensali dell’insetto in esame sulle sue capacità immunitarie comparando immunocompetenza e sopravvivenza di insetti privi di microbiota con quella di insetti “ normali “ tutti sottoposti artificialmente ad infezione . In un secondo momento gli scienziati hanno “trapiantato” il microbiota tipico negli insetti precedentemente privati di microbi per verificare se con ciò si ottiene il normale sviluppo delle difese immunitarie .
E’ risultato che il privare le larve del microbiota compromette la loro immunocompetenza e da questo la loro spravvivenza. E’ stata osservata una significativa differenza nell’attività di fenolossidasi ( PO ) fra i due gruppi di insetti in studio. L’attività di PO degli individui normali è marcatamente più alta . Come conseguenza è risultata una presenza batterica infettante di 10 volte inferiore nei soggetti dotati di microbiota ovvero una molto migliore capacità di eliminari i batteri patogeni degli insetti dotati di microbiota.
Riportare mediante “ trapianto “ gli insetti alla loro normale presenza di microbiota permette loro di ritornare ad un quasi normale livello di competenza immunitaria .Questi elementi supportano il fatto che il microbiota possa stimolare il sistema immunitario contro i patogeni . Sembra da questo che l’attività di fenolossidasi ( PO ) e la capacità di accoppare i batteri infettanti sia direttamente correlata ( proporzionale ) alla quanti/qualità del microbiota . Nelle api, la fenolossidasi ( PO ) risulta attiva anche contro nosema e virus .Se ne può speculare che le difese nei confronti di nosema e virus sono proporzionali alla quantiqualità del microbiota presente nel tratto gastro-intestinale .
In conseguenza di quanto osservato i ricercatori hanno provveduto a “misurare “ l’espressione dei geni degli insetti in studio . Gli insetti dotati di microbiota mostrano una più consistente espressione dei geni immunitari, inclusi recettori di peptidoglicani e peptidi antimicrobici . Gli insetti privi di microbi intestinali hanno per contro mostrato una ridotta espressione immunitaria . Come detto, re-introducendo il microbiota si ottiene un aumento della trascrizione dei geni immunitari .
Nella “ vita di tutti i giorni “ vi possono dunque essere delle fasi più o meno transitorie di ridotta qualità del microbiota che portano a ridotta competenza immunitaria. Sembrano essere recuperabili verosimilmente a seguito introito batterico e idonea prebiosi ( alimentazione ) . Ci si può interrogare su quale sia nelle api la riduzione di produzione di catalasi a seguito carenza microbica . L’enzima catalasi è quello che determina la durata di aspettativa di vita delle api invernali e potrebbe essere condizionato dalla nutrizione sintetica riducendo la capacità di superare l’inverno .
I microbi che popolano il tratto gastro intestinale di un insetto vivono della dieta dell’insetto stesso . Se ne ha che la dieta condiziona il microbiota e il microbiota condiziona la capacità immunitaria dell’insetto . In sintesi la dieta condiziona la capacità immunitaria dell’insetto , come ben dissertato nel lavoro :

Diet–microbiome–disease: Investigating diet’s influence on infectious disease resistance through alteration of the gut microbiome
Harris, de Roode, Gerardo
PLOS pathogens open Access
che racconta come siano state osservate relazioni dirette e indirette tra la dieta di un determinato soggetto biologico , il suo microbioma e i suoi parassiti . Per ciò che riguarda le api , diversi studi hanno mostrato che:
la dieta modula la resistenza ai parasiti [Maes 2016;Richardson 2015 ],
la dieta altera il microbiota [Billiet 2016 ]
il microbiota modula il parassitismo [Koch 2011,Mockler 2018 ].
Questo come concetti generali mentre sfuggono ancora ampiamente i dettagli .
Sono oggi evidenti tre importanti fatti :
la dieta è in grado di alterare la resistenza ai patogeni - sia attraverso effetti diretti sul patogeno di elementi contenuti nella dieta che in relazione all’apporto all’ospite di proteine e carboidrati e micronutrienti ; (2) la dieta ha effetti sul microbiota e da ciò sulle sostanze da esso prodotte ( metaboloma ) (3) il microbiota del tratto gastro intestinale è in grado di consistenti azioni nei confronti di patogeni e può con ciò ridurre o aumentare la resistenza dell’ospite ( ape ) ad essi .
Di conseguenza gli animali possono aumentare la resistenza ai parassiti anche migliorando la qualità della loro alimentazione. Per esempio api in grado di raccogliere polline poliflorale mostrano una immunocompetenza ( capacità dell'individuo di manifestare una risposta di difesa ) maggiore rispetto ad api che si alimentano su polline monoflorale [23] e questo porta ad esempio a resistere ad Aspergillus ( Foley 2012 ) La qualità dell’alimentazione, ovvero il concetto di malnutrizione viene spesso inteso in maniera ridotta . La malnutrizione è spesso più associata a carenza di micronutrienti che di macronutrienti ( zuccheri e proteine ). E’ invariabilmente associata a riduzione della competenza immunitaria .
Gli effetti della dieta sull’abilità di combattere un’infezione sono dunque molto complessi.L’aggiunta di un particolare elemento non necessariamente porta effetti positivi. Per contro un aumento di disponibilità di taluni elementi può portare a diminuzione della resistenza all’infezione .
La dieta può conferire protezione contro le infezioni interferendo direttamente sui patogeni a mezzo inibizione chimica degli stessi o modulazione delle risorse ad essi disponibili. In aggiunta può produrre effetti di difesa alterando la competizione microbica presente all’interno del corpo dell’ospite ( ovvero fornendo elementi positivi ai microbi alleati e nulla ai patogeni ) .
E’ anche vero che il microbioma del tratto intestinale è una comunità , ovvero un gruppo di specie, che tra loro interagiscono . Questa comunità ha una struttura che è caratterizzata dalla abbondanza di specie (il numero delle specie), l’equitabilità delle specie (la relativa abbondanza di ogni specie in relazione alle altre ) e la diversità delle specie (a metric accounting for both species richness and evenness). Non è per ciò semplice capire chi fa cosa nei confronti dei patogeni dato che è possible che la specie che produce sostanze antimicrobiche per il patogeno abbia necessità di materie prima che solo una particolare specie microbica simbionte è in grado di fornire .
Cambiamenti della dieta possono alterare la composizione della comunità [37,38] e relativa produzione di metaboliti e da ciò si ha che la risposta immunitaria è mutevole. Tuttavia , dopo la perturbazione alimentare , la comunità tende a riprendere la sua “ forma “ naturale e stabilizzarsi ( se possibile ) . Se però lo squilibrio ( disbiosi ) permane , i patogeni possono sfruttare nicchie rimaste vuote o stress fisiologico e colonizzare lo stomaco.
E’ ovvio che supplementi “ alimentari” che si aggiungono alla dieta possono anche modulare il microbiota. I Prebiotici sono supplementi alimentari che costituiscono una fonte alimentare non per l’ospite che li ingerisce ,ma per il suo microbiota.
Un significativo esempio arriva dal lavoro :

Novel probiotic approach to counter Paenibacillus larvae infection in honey bees
Daysley e altri 2019 . The ISME journal
nel quale è ‘ stata studiata la composizione del microbiota nelle nutrici nel momento in cui si presentano i sintomi della peste americana . Dopo 12 giorni dal rinvenimento dei primi sintomi della patologia è osservabile nelle nutrici una significativa riduzione di presenza di Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria e Gammaproteobacteria.
E’ stata quantificata la presenza di Escherichia coli . La sua abbondanza assoluta nelle nutrici è risultata significativamente più alta al giorno 12 dalla manifestazione dei sintomi rispetto al giorno zero ( giorno di prima manifestazione dei sintomi ) .
Si è con ciò dimostrato che nel microbiota delle nutrici vi sono dei sostanziali mutamenti quando si presentano i sintomi della patologia . In questo quadro , la somministrazione di proteine sintetiche sembra aggravare la sintomatologia mentre la somministrazione di proteine sintetiche e particolari batteri lattici la migliora.
La riduzione di presenza dei batteri simbionti sembra portare all’aumento di presenza di E. coli. E’ noto che Snodgrassella alvi (Betaproteobacteria), tende nelle api a sopprimere lo sviluppo di E. coli il quale è un buon produttore dell’enzima xanthine dehydrogenase . Questo enzima facilita la conversione di purine in acido urico ,il quale è capace di facilitare la germinazione delle spore di P. larvae. Se ne può ipotizzare che la moria di larve da peste americana cominci in conseguenza di una disbiosi nella flora intestinale delle nutrici che porta a riduzione della capacità battericida della pappa disponibile alle larve e ad aumento di presenza in questa di elementi che aumentano la germinazione delle spore di paenibacillus larvae . In un simile contesto un aumento della disponibilità proteica alle nutrici sembra giovare di più ai batteri cattivi che a quelli buoni . L’ingestione di particolari batteri lattici insieme al succedaneo proteico porta al contrario a riduzione del numero di larve morte e al ristabilirsi della normale flora intestinale nelle nutrici .

traduzione , riduzione e commenti di gianni savorelli offerta da ditta
Savorelli Gianni - Prodotti per apicoltura