La medicina moderna altera il microbioma intestinale, secondo uno studio condotto su popolazioni indigene dell'Amazzonia. / Modern Medicine Alters the Gut Microbiome, Study of Indigenous Amazonians Finds
La medicina moderna altera il microbioma intestinale, secondo uno studio condotto su popolazioni indigene dell'Amazzonia. / Modern Medicine Alters the Gut Microbiome, Study of Indigenous Amazonians Finds
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
L'urbanizzazione, che include cambiamenti nello stile di vita, nell'alimentazione e nell'ambiente, è stata collegata ad alterazioni del microbiota intestinale umano. Tuttavia, poiché questi cambiamenti spesso si verificano simultaneamente, è stato difficile per gli scienziati isolare gli effetti dei singoli fattori.
Un'opportunità unica per studiare i cambiamenti del microbioma nelle remote comunità indigene amazzoniche ha ora fatto luce su come una componente dell'urbanizzazione, la medicina moderna, possa modificare il microbioma umano. Pubblicato sulla rivista Cell Reports, lo stuio ha dimostrato che, dopo solo poche visite mediche, i microbi intestinali delle comunità indigene hanno iniziato a modificarsi, assumendo caratteristiche associate all'occidentalizzazione.
La diversità del microbiota intestinale è diminuita nel tempo con l'esposizione ripetuta ad interventi medici, soprattutto nei bambini, il che, secondo i ricercatori, sottolinea l'importanza di sviluppare strategie di salute pubblica che preservino i benefici della medicina pur tenendo conto di eventuali impatti a lungo termine sul microbioma.
Una rara opportunità per isolare gli effetti della medicina moderna sull'intestino
Per lo studio, i ricercatori hanno prelevato campioni del microbioma di 335 indigeni provenienti da diversi villaggi remoti del Venezuela. Queste comunità indigene utilizzano le loro conoscenze e tecnologie ancestrali per pescare, cacciare, raccogliere e coltivare. Il loro stile di vita e la loro alimentazione sono rimasti sostanzialmente invariati nel tempo.
Nel 2015, il Programma per l'eliminazione dell'oncocercosi nelle Americhe (OEPA) del Carter Center , un programma sostenuto dall'Organizzazione Mondiale della Sanità e volto al trattamento e alla prevenzione dell'oncocercosi, ha iniziato ad effettuare visite mediche trimestrali nei villaggi remoti. Nell'ambito di queste visite, gli abitanti dei villaggi ricevevano farmaci antiparassitari di routine e cure mediche di base. Ciò ha rappresentato una rara opportunità per studiare come la medicina di base influenzi il microbiota intestinale di persone con una precedente esposizione molto limitata alla malattia.
Cos'è l'oncocercosi?
L'oncocercosi, nota anche come "cecità fluviale", è una malattia tropicale causata dal verme parassita Onchocerca volvulus ed è endemica in alcuni paesi dell'Africa e dell'America Latina. Si trasmette all'uomo attraverso le ripetute punture di mosche nere infette che si riproducono nei fiumi a corso rapido.
"Le comunità indigene remote conservano ancora un'elevata diversità microbica, ma, essendo ora sempre più esposte alla medicina moderna ed alla globalizzazione, volevamo capire con quale rapidità il microbioma cambia durante queste prime fasi di transizione", ha dichiarato a Technology Networks la professoressa Maria G. Dominguez-Bello della Rutgers University, autrice corrispondente dello studio .
Il gruppo di ricerca ha visitato sette piccoli villaggi remoti quando sono stati integrati nel programma OEPA, nonché un villaggio di confronto con un'esposizione più prolungata a visitatori e medicina occidentali, dove l'oncocercosi non è endemica. Campioni di intestino, bocca, naso e pelle sono stati raccolti nell'ottobre 2015 e nel febbraio 2016 ed analizzati mediante sequenziamento di nuova generazione.
La medicina moderna riduce la diversità microbica intestinale
Dopo la prima visita medica, i ricercatori hanno osservato che il microbiota intestinale degli abitanti del villaggio iniziava ad assomigliare a quello delle persone che vivono in società industrializzate. Nel corso di quattro mesi di trattamento, la diversità microbica intestinale degli abitanti del villaggio è diminuita ed i membri dei generi Prevotella e Treponema si sono ridotti. I taxa batterici più comuni nelle popolazioni industrializzate, come diversi Bacteroidota e Verrucomicrobia, sono diventati più abbondanti con l'aumentare dell'esposizione. Questi cambiamenti erano in linea con quelli osservati nel villaggio di confronto.
"Questi risultati sono coerenti con l'occidentalizzazione del microbioma, che è tipicamente associata ad una riduzione della diversità microbica ed alla perdita dei microbi ancestrali", ha affermato Dominguez-Bello. "Ciò che è stato sorprendente è stata la rapidità con cui questi cambiamenti sono apparsi, anche in comunità che mantengono ancora stili di vita in gran parte tradizionali."
I ricercatori hanno anche analizzato i cambiamenti nella funzione microbica tra gli abitanti del villaggio. Hanno osservato che, dopo il trattamento, i percorsi metabolici legati all'utilizzo dei carboidrati semplici ed alla resistenza antimicrobica risultavano arricchiti. D'altro canto, i percorsi metabolici legati al metabolismo biosintetico ed energetico di base ed alla fermentazione delle fibre risultavano ridotti.
"Molti microbi che fermentano le fibre dipendono da diete ricche di vegetali e da una trasmissione stabile attraverso le generazioni, ma sembrano anche particolarmente vulnerabili a disturbi ambientali e medici", ha spiegato Dominguez-Bello. "Quando queste comunità microbiche vengono alterate, anche importanti funzioni metaboliche possono scomparire".
I bambini hanno mostrato i cambiamenti del microbioma più pronunciati nel corso delle visite. "Riteniamo che i cambiamenti del microbioma più marcati osservati nei bambini riflettano la minore resilienza del microbioma in via di sviluppo", ha affermato Dominguez-Bello.
“La prima fase della vita sembra rappresentare una finestra biologica particolarmente sensibile durante la quale le alterazioni microbiche possono avere effetti duraturi sulla salute.” — Prof.ssa Maria G. Dominguez-Bello.
Questa osservazione solleva interrogativi su come le ripetute visite mediche durante la prima infanzia possano influenzare i percorsi di salute a lungo termine, soprattutto nelle popolazioni che stanno attraversando una transizione sociale, suggeriscono i ricercatori.
Oltre all'intestino, anche i microbiomi orale, nasale e cutaneo sono cambiati in seguito all'esposizione, sebbene con andamenti specifici per ciascun sito. La diversità del microbiota orale è diminuita con l'esposizione, mentre quella del microbiota nasale è aumentata nel corso delle visite. Le comunità microbiche cutanee hanno mostrato una diminuzione della diversità e la perdita di numerosi taxa di Actinobacteriota e Bacillota.
Implicazioni per le future strategie di sanità pubblica
I risultati dello studio si aggiungono alle crescenti prove che l'occidentalizzazione del microbioma è un processo che inizia precocemente e progredisce gradualmente. La diminuzione della diversità microbica intestinale suggerisce che anche interventi medici essenziali possono avere conseguenze indesiderate per il microbioma umano. Comprendere e gestire questo equilibrio è fondamentale, affermano i ricercatori, soprattutto per le comunità indigene in fase di transizione. L'accesso alle cure mediche moderne può ridurre il carico di malattie infettive, ma potrebbe anche diminuire la diversità microbica.
Molte patologie, come l'obesità e persino alcuni tipi di cancro, sono state collegate al microbiota intestinale. Dominguez-Bello ritiene pertanto che la tutela della diversità microbica potrebbe diventare un elemento importante per migliorare la salute umana.
“Questi risultati evidenziano l'importanza di sviluppare approcci riparativi per consentire al microbioma di riprendersi dopo un'alterazione. Non rinunceremo alla medicina moderna. Ne abbiamo bisogno. Ma dovremmo anche trovare il modo di riparare i danni collaterali al microbioma, soprattutto in giovane età, quando il microbioma è in fase di maturazione”, ha concluso.
ENGLISH
Repeated exposure to modern medicine decreases gut microbial diversity, especially in children.
Urbanization, which includes changes in lifestyle, diet, and environment, has been linked to alterations in the human gut microbiome. However, as these changes often occur simultaneously, it has been difficult for scientists to isolate the effects of individual factors.
A unique opportunity to study microbiome changes in remote Amazonian Indigenous communities has now shed light on how one such component of urbanization, modern medicine, can change the human microbiome. Published in the journal Cell Reports, the study showed that after only a few medical visits, the gut microbes of Indigenous communities began shifting towards patterns associated with westernization.
Gut microbial diversity declined over time with repeated exposure to medical interventions, particularly in children, which the researchers said underscores the importance of developing public health strategies that preserve the benefits of medicine while remaining conscious of any long-term impacts on the microbiome.
A rare chance to isolate the impacts of modern medicine on the gut
For the study, researchers sampled the microbiomes of 335 Indigenous people from multiple remote villages in Venezuela. These Indigenous communities use their ancestral knowledge and technology to fish, hunt, gather, and garden. Their lifestyle and diets have largely remained unchanged over time.
In 2015, the Carter Center’s Onchocerciasis Elimination Program for the Americas (OEPA)—a World Health Organization-supported program aimed at treating and preventing onchocerciasis—began conducting quarterly medical visits to the remote villages. As part of these visits, villagers received routine antiparasitic medicine and basic medical care. This presented a rare opportunity to study how basic medicine affects the gut microbiomes of people with very limited previous exposure.
What is onchocerciasis?
Onchocerciasis, also referred to as “river blindness”, is a tropical disease caused by the parasitic worm Onchocerca volvulus and is endemic to countries in Africa and Latin America. It is transmitted to humans by the repeated bites of infected blackflies that breed in rapidly flowing rivers.
“Remote Indigenous communities still preserve high microbial diversity, but as they are now increasingly exposed to modern medicine and globalization, we wanted to understand how rapidly the microbiome changes during these early stages of transition,” corresponding author Prof. Maria G. Dominguez-Bello of Rutgers University told Technology Networks.
The research team visited seven small, remote villages when they were integrated into the OEPA program, as well as one comparison village with longer-term exposure to Western visitors and medicine, where onchocerciasis is not endemic. Samples from the gut, mouth, nose, and skin were collected in October 2015 and February 2016 and analyzed using next-generation sequencing.
Modern medicine decreases gut microbial diversity
After the first medical visit, the researchers observed that the villagers’ gut microbiota began to resemble that of people living in industrialized societies. Over four months of treatment, the villagers’ gut microbial diversity declined, and members of the genera Prevotella and Treponema diminished. Bacterial taxa more common in industrialized populations, such as multiple Bacteroidota and Verrucomicrobia, became more abundant with increasing exposure. These shifts were in line with those observed for the comparison village.
“These findings are consistent with microbiome westernization, which is typically associated with reduced microbial diversity and loss of ancestral microbes,” said Dominguez-Bello. “What was striking was how rapidly these changes appeared, even in communities that still maintain largely traditional lifestyles.”
The researchers also analyzed changes in microbial function among the villagers. They observed that after treatment, pathways related to simple carbohydrate utilization and antimicrobial resistance were enriched. On the other hand, pathways linked to core biosynthetic and energy metabolism, and to fiber fermentation were reduced.
“Many fiber-fermenting microbes rely on plant-rich diets and stable transmission across generations, but they also seem especially vulnerable to environmental and medical disturbances,” Dominguez-Bello explained. “As these microbial communities are disrupted, important metabolic functions may disappear as well.”
Children exhibited the most pronounced microbiome changes across visits. “We think the stronger microbiome changes observed in children reflect the lower resilience of the developing microbiome,” stated Dominguez-Bello.
“Early life appears to represent a particularly sensitive biological window during which microbial perturbations may have long-lasting effects on health.” — Prof. Maria G. Dominguez-Bello.
This observation raises questions about how repeated medical visits during early childhood may impact long-term health trajectories, especially in populations undergoing societal transition, the researchers suggest.
Beyond the gut, oral, nasal, and skin microbiomes also changed with exposure, although with site-specific patterns. Oral microbiota diversity declined with exposure, while nasal microbiota diversity increased across visits. Skin communities showed declining diversity and loss of multiple Actinobacteriota and Bacillota taxa.
Implications for future public health strategies
The findings of the study add to mounting evidence that microbiome westernization is a process that begins early and progresses incrementally. Decreases in gut microbial diversity suggest that even essential medical interventions may coincide with unintended consequences for the human microbiome. Understanding and navigating this balance is essential, the researchers said, especially for Indigenous communities in transition. Access to modern medical care may reduce infectious disease burden but could diminish microbial diversity.
Many conditions, such as obesity and even some cancers, have been linked to the gut microbiome. Dominguez-Bello believes that protecting microbial diversity could therefore become an important part of improving human health.
“These findings highlight the importance of developing restorative approaches for the microbiome to recover after disruption. We are not going to give up modern medicine. We need it. But we should also find ways to repair the collateral damage to the microbiome, especially in early age when the microbiome is maturing,” she concluded.
Da:
https://www.technologynetworks.com/immunology/news/modern-medicine-alters-the-gut-microbiome-study-of-indigenous-amazonians-finds-413064
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