Il ruolo svolto dall’interazione acquatica ospite-microbo nell’emergenza patogeni
Condizioni di malattia negli organismi acquatici in diversi gruppi animali chiave sono in aumento, compresi mammiferi e coralli. La rapida scomparsa di specie un tempo comuni, quali la lumaca di mare o abalone nero (Haliotis cracherodii), o l’ostrica della Virginia (Crassostrea virginica), suggerisce un sistema sbilanciato o l’introduzione di un agente patogeno, o entrambi. L’eutrofizzazione (fognature e deflusso agricolo), l’aumento delle temperature globali (a causa dei cambiamenti climatici), l’inquinamento, l’invasione di specie nuove/esotiche e la distruzione di habitat costieri sono tutti considerati fattori di stress. Ma c’è una carenza di dati sui legami tra questi e la salute degli organismi marini. Esistono tuttavia prove accumulate che collegano la malattia alla diversità del microbioma di un organismo. Il microbiota migliora la funzione dell’ospite e contribuisce al benessere e alla salute dello stesso; disturbare l’equilibrio tra l’ospite e il suo microbiota colonizzante sembra incentivare le malattie.
Una scomposizione nelle relazioni
Il progetto MICROCHANGE (Emergence of pathogenicity in the sea: altered host-microbe interactions in the face of environmental change), finanziato dall’UE, intrapreso con il supporto del programma Marie Skłodowska-Curie, ha studiato l’anemone di mare Nematostella vectensis come ospite, insieme ai suoi microbi associati, focalizzandosi sulla famiglia di batteri vibrioni. I vibrioni sono patogeni problematici per animali di acquacoltura quali granchi e gamberi. Alcuni ceppi possono indurre gravi malattie nell’uomo, quali la gastroenterite. Inoltre, il 50 % dei patogeni dei coralli appartiene alla famiglia delle Vibrionaceae. Anche se i vibrioni sono in realtà simbionti di numerosi ospiti vertebrati e invertebrati, quali pesci, anemoni di mare, spugne, molluschi e zooplancton, esistono prove del fatto che, in determinate condizioni, possano diventare patogeni. Per MICROCHANGE, l’anemone di mare Nematostella vectensis ha offerto un sistema modello per lo studio grazie alla sua ampia distribuzione attorno agli estuari costieri europei e alla facilità d’uso in laboratorio. I vibrioni erano già stati isolati con successo da questa specie. Dopo aver determinato la struttura della popolazione di vibrioni in natura, MICROCHANGE ha condotto esperimenti di laboratorio per testare la stabilità della relazione ospite-microbioma in una serie di fattori di stress ambientali. Per testare gli effetti dello stress nutrizionale, è stato utilizzato il polipo d’acqua dolce Hydra vulgaris, sfruttando le cellule coperte da un rivestimento multistrato arricchito di carbonio che fornisce un habitat per un microbioma semplice ma essenziale. Dopo aver esposto gli animali ad ambienti ricchi di nutrienti, i ricercatori hanno seguito i cambiamenti nella composizione del loro microbioma (mediante sequenziamento Illumina ad alto rendimento del gene 16S rRNA) e nella densità (mediante piastra). «I nostri risultati hanno suggerito che la densità della popolazione microbica è un indicatore fondamentale della salute dell’ospite e che lo stress nutrizionale contribuisce ad alterazioni del microbioma che potrebbero essere collegate al deterioramento della salute dell’ospite», afferma il dott. Peter Deines, ricercatore Marie Skłodowska-Curie. L’implicazione chiave dei risultati di MICROCHANGE è che condizioni ambientali alterate possono portare a uno stato di disbiosi, per cui la capacità di un microbioma di resistere a un’invasione si riduce, portando potenzialmente all’emergenza di patogeni.
Mantenere elevati standard alimentari e ambientali nell'UE
Le malattie degli animali acquatici colpiscono direttamente l’uomo, in termini non solo di maggiori rischi per la salute ma anche di costi economici e sociali associati alla degradata produttività dell’ecosistema. Una maggiore comprensione dei processi alla base dei microbiomi sani e dell’emergenza di patogeni può portare a strategie idriche ed ecosistemiche che integrano la resilienza ai cambiamenti climatici. «Siamo in grado di osservare i collegamenti tra i cambiamenti ambientali e l’aumento di malattie sulla soglia di casa nostra. Ad esempio, temperature insolitamente alte nel Mar Baltico hanno coinciso con un numero insolitamente elevato di infezioni da vibrioni. La comprensione di questi collegamenti contribuisce alla visione di Blue Science for Blue Growth » di EuroMarine, afferma il prof. Thomas Bosch, promotore del progetto.
Parole chiave
MICROCHANGE, microbioma, patogeno, acquatico, marino, malattia, ospite, anemone di mare, vibrioni, organismo, fattore di stress
