Ethnic differences in gut microbiota composition and functional capacity persist over six years in the HELIUS multi-ethnic longitudinal cohort

All'interno dell'intestino umano, un vasto e invisibile ecosistema di batteri, virus e funghi lavora instancabilmente per aiutare a digerire il cibo, addestrare il sistema immunitario e proteggere dalle malattie. Questa comunità, nota come microbioma, non è la stessa per tutti. Varia significativamente da persona a persona, plasmata da un complesso mix di genetica, dieta, stile di vita e del luogo in cui si vive. Per decenni, gli scienziati hanno osservato che persone di diversi background etnici portano spesso collezioni distinte di questi microbi, anche quando vivono nella stessa città e consumano cibi simili. Questa differenza è più di una semplice curiosità biologica; potrebbe aiutare a spiegare perché determinati gruppi etnici affrontano rischi più elevati di malattie cardiache e diabete. Tuttavia, rimaneva una domanda critica senza risposta: se persone di diverse origini vivono insieme nello stesso ambiente urbano per molti anni, i loro microbi intestinali finiscono per fondersi o rimangono distinti?

Per rispondere a questo, i ricercatori si sono rivolti a uno studio a lungo termine ad Amsterdam chiamato HELIUS, che segue migliaia di persone appartenenti a sei diversi gruppi etnici: olandesi, surinamesi africani, surinamesi dell'Asia meridionale, ghanesi, turchi e marocchini. Il team ha raccolto campioni di feci da quasi 2.000 partecipanti all'inizio dello studio e nuovamente sei anni dopo. Analizzando il materiale genetico in questi campoli, sono stati in grado di tracciare esattamente come le comunità microbiche siano cambiate nel tempo. Hanno esaminato i tipi di batteri presenti, i ceppi specifici di tali batteri e gli strumenti funzionali che i microbi utilizzano per scomporre il cibo e resistere agli antibiotici. L'obiettivo era vedere se vivere nella stessa città occidentale per metà di un decennio fosse sufficiente a cancellare le profonde differenze tra questi gruppi.

I risultati rivelano che, sebbene il microbioma intestinale sia dinamico e in costante mutamento, le differenze tra i gruppi etnici sono straordinariamente ostinate. Nel corso del periodo di sei anni, i ricercatori hanno osservato che i microbi di alcuni gruppi, in particolare quelli di origine marocchina, sono cambiati più di altri, mentre i gruppi olandese e dei surinamesi dell'Asia meridionale sono rimasti relativamente stabili. Nonostante questi cambiamenti individuali, le distinte firme microbiche di ogni gruppo etnico sono persistite. Anche dopo aver vissuto ad Amsterdam per decenni, il batterio intestinale di un partecipante surinamese dell'Asia meridionale rimaneva chiaramente diverso da quello di un partecipante olandese. Lo studio ha calcolato che, se queste differenze dovessero svanire al ritmo osservato, sarebbero necessari circa vent'anni affinché i gruppi diventino la metà della differenza iniziale. Ciò suggerisce che le forze che plasmano il microbioma — probabilmente un mix di abitudini dietetiche culturali radicate, tradizioni familiari e forse fattori come l'alloggio o le esposizioni precoci nella vita — sono molto più forti dell'influenza di un ambiente urbano condiviso nell'arco di sei anni.

I ricercatori hanno anche scoperto che ciò che guida il cambiamento nell'intestino di un individuo riguarda meno la sua etnia e più la sua salute e l'uso di farmaci. I partecipanti che hanno sviluppato il diabete di tipo 2 o hanno iniziato a assumere determinati farmaci, come medicinali per l'ipertensione o il diabete, hanno mostrato cambiamenti molto più ampi nelle loro comunità microbiche nel tempo. Ad esempio, le persone con diabete hanno sperimentato un turnover più drammatico dei loro batteri intestinali rispetto a quelle senza la condizione. Questo indica che, sebbene l'etnia prepari il palcoscenico per l'aspetto dell'intestino di una persona, i grandi eventi sanitari e i trattamenti medici sono gli attori che causano i cambiamenti più significativi nella recita.

Scavando più a fondo nei tipi specifici di batteri, il team si è concentrato su una specie chiamata Alistipes putredinis, che ha mostrato il modello di cambiamento più interessante. All'inizio dello studio, questo batterio era comune nei partecipanti olandesi ma molto meno comune nei surinamesi dell'Asia meridionale. Nel corso di sei anni, il gruppo dei surinamesi dell'Asia meridionale ha iniziato ad acquisire questo batterio più frequentemente, facendo sì che i loro livelli si avvicinassero a quelli del gruppo olandese. Tuttavia, questa convergenza era limitata alla presenza della specie stessa. Quando i ricercatori hanno esaminato la composizione genetica dei batteri all'interno di quella specie — i ceppi specifici — hanno scoperto che i ceppi rimanevano distinti. I partecipanti surinamesi dell'Asia meridionale hanno acquisito nuovi ceppi, ma questi ceppi non hanno sostituito gli esistenti in un modo che cancellasse le differenze etniche. Invece, i due gruppi continuavano a ospitare versioni genetiche diverse degli stessi batteri.

Lo studio ha anche esaminato le capacità funzionali di questi microbi, in particolare guardando gli enzimi che producono per scomporre il cibo. I partecipanti olandesi avevano generalmente una maggiore capacità di scomporre fibre vegetali complesse, mentre i surinamesi dell'Asia meridionale mostravano schemi differenti. Nel tempo, alcune di queste differenze funzionali si sono leggermente ridotte, ma il divario complessivo è rimasto ampio. Allo stesso modo, guardando ai geni di resistenza agli antibiotici — le istruzioni genetiche che permettono ai batteri di sopravvivere all'esposizione agli antibiotici — il totale di questi geni è diminuito in entrambi i gruppi nel corso dei sei anni, riflettendo probabilmente una generale diminuzione dell'uso di antibiotici nei Paesi Bassi. Tuttavia, i tipi specifici di geni di resistenza presenti rimanevano differenti tra i gruppi, con i partecipanti olandesi che mantenevano un set di geni di resistenza più diversificato rispetto ai loro omologhi surinamesi dell'Asia meridionale.

In definitiva, questa ricerca dipinge l'immagine del microbioma intestinale umano come un sistema resiliente che porta l'impronta del background di una persona per un tempo molto lungo. Sebbene vivere in una città moderna e condividere la stessa catena alimentare possa spingere il microbioma in nuove direzioni, non riesce a cancellare rapidamente le profonde differenze stabilite dalla cultura, dalla genetica e dalla storia. Lo studio suggerisce che, per il futuro prevedibile, i microbiomi intestinali di diversi gruppi etnici che vivono nella stessa città rimarranno distinti. Ciò ha importanti implicazioni per la ricerca medica, ricordando agli scienziati che, quando studiano la salute intestinale o sviluppano trattamenti per malattie come il diabete, devono tenere conto di queste persistenti differenze etniche invece di assumere che un ambiente condiviso renda la biologia di tutti la stessa. Il microbioma intestinale, si è scoperto, è una memoria a lungo termine di chi siamo e da dove veniamo.