Gli studiosi del Brigham, del Broad e della Harvard Chan School hanno scoperto che alcune specie e ceppi di batteri sono associati a modifiche nella funzionalità del microbioma intestinale e al rischio individuale di sviluppare il diabete di tipo 2.
Il più esteso e diversificato studio finora condotto sul microbioma intestinale di individui con diabete di tipo 2, prediabete e livelli normali di glucosio ha rivelato che certi virus e varianti genetiche batteriche sono associati a cambiamenti nella funzionalità del microbioma intestinale e al rischio di diabete di tipo 2.
I risultati dello studio, frutto di una collaborazione tra l’Ospedale Brigham and Women’s, l’Istituto Broad di MIT e Harvard e la Harvard T.H. Chan School of Public Health, sono stati pubblicati su Nature Medicine.
Il microbioma varia notevolmente tra diverse località geografiche e gruppi etnici e razziali. “Se si studia solo una popolazione piccola e omogenea, probabilmente si perderà qualcosa”, ha affermato il co-autore corrispondente Daniel (Dong) Wang, MD, ScD, della Channing Division of Network Medicine presso Brigham and Women’s Hospital, Broad e Harvard Chan School. “Il nostro studio è di gran lunga il più grande e diversificato del suo genere”.
Il diabete di tipo 2 colpisce circa 537 milioni di persone in tutto il mondo. In questa condizione, il corpo perde gradualmente la sua capacità di regolare efficacemente il livello di zucchero nel sangue. Ricerche degli ultimi dieci anni hanno collegato cambiamenti nel microbioma intestinale allo sviluppo del diabete di tipo 2.
Questo documento ha analizzato i dati del nuovo consorzio Microbiome and Cardiometabolic Disease (MicroCardio). L’indagine ha incluso dati appena generati e quelli originariamente ottenuti durante vari altri esperimenti, comprendendo un totale di 8.117 metagenomi del microbioma intestinale da partecipanti etnicamente e geograficamente diversi.
“Con questo ampio studio, abbiamo posto due domande. Una è, ‘Quali sono i ruoli delle specie e dei ceppi che compongono il microbioma intestinale nel diabete di tipo 2?’ L’altra domanda è, ‘Cosa stanno facendo questi microbi?’”, ha detto Wang. “Quando abbiamo analizzato questi dati, abbiamo trovato un insieme relativamente consistente di specie microbiche legate al diabete di tipo 2 nelle nostre popolazioni di studio. Molte di queste specie non sono mai state segnalate prima”.
Per comprendere il ruolo di questi microbi nell’intestino, il team ha analizzato le abilità funzionali delle specie. Diversi ceppi di una specie microbica possono avere funzioni diverse, come la capacità di produrre un aminoacido specifico. Il team ha scoperto che alcuni ceppi avevano funzioni che potrebbero essere collegate a vari rischi di malattia del diabete di tipo 2.
Una differenza funzionale significativa osservata era che un ceppo di Prevotella copri, un microbo comune nell’intestino che ha la capacità di produrre grandi quantità di aminoacidi a catena ramificata (BCAA), era più comunemente presente nei microbiomi intestinali dei pazienti diabetici. Studi precedenti hanno mostrato che le persone con livelli ematici cronici elevati di BCAA hanno un rischio maggiore di obesità e diabete di tipo 2.
I ricercatori hanno anche trovato prove che suggeriscono che i batteriofagi potrebbero essere responsabili di alcune delle modifiche rilevate all’interno di certi ceppi di batteri intestinali.
“I nostri risultati relativi ai batteriofagi sono stati molto sorprendenti”, ha detto Wang. “Questo potrebbe significare che il virus infetta il batterio e ne cambia la funzione in modo che aumenti o diminuisca il rischio di diabete di tipo 2, ma è necessario ulteriore lavoro per comprendere questa connessione”.
In un’altra analisi, il team ha studiato un piccolo sottoinsieme di campioni da pazienti di recente diagnosi di diabete di tipo 2 per valutare i microbiomi meno probabili di essere stati influenzati dall’uso di farmaci o dallo stato di alta glicemia a lungo termine. I loro risultati erano simili alle scoperte più ampie, secondo Wang.
“Crediamo che i cambiamenti nel microbioma intestinale causino il diabete di tipo 2”, ha aggiunto Wang. “I cambiamenti nel microbioma possono avvenire per primi e il diabete si sviluppa in seguito, non il contrario, anche se sono necessari studi prospettici o interventistici futuri per dimostrare fermamente questa relazione”.
“Se queste caratteristiche microbiche sono causalità, possiamo trovare un modo per cambiare il microbioma e ridurre il rischio di diabete di tipo 2”, ha aggiunto. “Il microbioma è suscettibile di intervento, il che significa che è possibile modificare il proprio microbioma, ad esempio con cambiamenti nella dieta, probiotici o trapianti fecali”.
Un limite importante dello studio è che, nella maggior parte dei casi, ha esaminato i microbiomi dei pazienti in un solo momento. Non ha esaminato i cambiamenti nel microbioma intestinale o nello stato della malattia nel tempo. Studi futuri che si basano su questo lavoro includeranno lo studio di questo collegamento su un periodo prolungato e l’esame delle funzioni specifiche dei ceppi per comprendere meglio come conducono al diabete di tipo 2.
“Un vantaggio e una sfida del microbioma umano è che è altamente personalizzato”, ha detto Huttenhower. “Il fatto che ognuno di noi abbia comunità microbiche e genetiche microbiche altamente distinte significa che sono necessari studi su popolazioni molto grandi per trovare schemi consistenti. Ma una volta fatto ciò, i microbiomi individuali hanno il potenziale per essere rimodellati per aiutare a ridurre il rischio di malattia”.