Aspetti molecolari del microbiota intestinale nei pazienti SARS-CoV-2 positivi

Il team di ricerca guidato dal professor Roberto De Giorgio sta svolgendo uno studio volto a vagliare l’ipotesi che un microbiota intestinale alterato possa favorire la suscettibilità all’infezione del SARS-CoV-2 e in secondo luogo che tale condizione possa scatenare una risposta infiammatoria eccessiva nell’ospite, spesso alla base dell’exitus del paziente. 

Numerose evidenze indicano che il microbiota intestinale svolge un ruolo fondamentale nella omeostasi corporea dell’uomo e nel mantenimento dello stato di salute. Ad oggi è noto che il cosiddetto microbiota intestinale è costituito da una miriade di micro-organismi (100 trilioni o 10 14 ) che comprendono una vastissima gamma di batteri (Archea inclusi), funghi e virus. Tra questi ultimi, i batteriofagi rappresentano la componente più significativa in quanto svolgono un ruolo di controllo della proliferazione batterica atta a mantenere una delle caratteristiche più importanti del microbiota ossia la bio-diversità. Da qui si può facilmente evincere che in aggiunta ad un “microbiota” vi è anche un “micoma” ed un “viroma” con vari risvolti di tipo fisiologico come 1) il priming del sistema immunitario; 2) lo sviluppo e mantenimento della barriera epiteliale intestinale (la più ampia superficie –circa 400 m 2 , ossia due campi da tennis - in contatto con l’ambiente esterno); 3) la secrezione di muco da parte delle cellule mucipare e di varie sostanze protettive dalle cellule di Paneth; 4) il contributo essenziale nella digestione e assorbimento favorendo l’attività degli enzimi presenti sull’orletto a spazzola; 5) coordinamento di numerosi pathways endocrini metabolici e varie altre fondamentali attività. Questa complessità può essere alterata da vari fattori che possono favorire alterazioni del delicato equilibrio biologico e funzionale del microbiota intestinale. E’ noto come la perdita dell’equilibrio dell’ecosistema intestinale,definita “disbiosi”, è in grado di ridurre le capacità difensive dell’ospite e fare da ago della bilancia fra sviluppo di infezioni o meno. Di fatto, un microbiota alterato o disbiotico rappresenta una “porta aperta” per lo sviluppo di varie patologie infettive non solo del tratto gastrointestinale ma anche d’interesse sistemico come quelle dell’apparato respiratorio. Come noto dall’esperienza di questi giorni, SARS-CoV-2 è l’agente eziologico di una condizione patologica caratterizzata da un quadro di polmonite interstiziale (COVID-19) spesso di severa entità.

L’ipotesi del presente studio è che un microbiota alterato e quindi disbiotico possa prima di tutto favorire la suscettibilità all’infezione ed in secondo luogo possa scatenare una risposta infiammatoria eccessiva nell’ospite che spesso è alla base dell’exitus del paziente.

Per indagare questa ipotesi verranno reclutati due gruppi di pazienti: il primo costituito da pazienti ricoverati a causa di sintomatologia causata da COVID-19 ed il secondo gruppo di controllo negativo ai test per SARS-CoV-2. Su entrami i gruppi verrà effettuata una analisi del genoma del microbiota intestinale.

Intendiamo reclutare 60 pazienti cosi suddivisi: n= 20 per pazienti SARS-Cov-2 negativi n= 20 per pazienti SARS-Cov-2 positivi senza insufficienza respiratoria grave n= 20 per pazienti SARS-Cov-2 positivi con insufficienza respiratoria grave e ricoverati in terapia intensiva.

Per tutti i pazienti reclutati saranno registrate le caratteristiche cliniche e gli esami di laboratorio standard effettuati solamente per la pratica clinica. Verrà raccolto un campione di feci il primo giorno di ricovero che verrà poi analizzato con metodiche di next generation sequencing (NGS) per stabilire le caratteristiche del loro microbioma intestinale. Verrà effettuato un confronto fra il microbioma delle due popolazioni allo scopo di evidenziare una eventuale “firma” molecolare microbiologica che possa fornire informazioni su eventuali alterazioni indotte dal SARS-CoV-2. In secondo luogo, verranno ricercate differenze all’interno del gruppo COVID-19 fra i pazienti che richiedono supporto intensivo e quelli che non lo richiedono allo scopo di individuare una eventuale marker predisponente all’infezione grave per determinare in futuro quali pazienti saranno maggiormente a rischio.

Il presente studio è volto ad identificare alterazioni del microbiota intestinale coinvolte nella espressività clinica dell’infezione da SARS-CoV-2 e nella sua possibile evoluzione verso quadri di complicanza respiratoria e sistemica. Particolare attenzione verrà posta sui dati che deriveranno dallo studio del microbiota dei pazienti COVID-19 positivi che non evolvono verso l’insufficienza respiratoria conclamata. L’importanza di tale ricerca sta proprio nel identificare il microbiota intestinale come “barriera” verso la diffusione sistemica della patologia Covid-19. 

Collaborazioni: CiBio Università di Trento, I.E.O. Milano, laboratori entrambi diretti dal Prof. Nicola Segata.

Research Team: Roberto De Giorgio, Giacomo Caio, Stefano Volpato, Rosario Cultrera, Marco Libanore, Carlo Contini, Carlo Alberto Volta e Marco Contoli