Infezioni batteriche. Ecco come il Brucella microti sopravvive nello stomaco

Al contrario di quanto forse possa sembrare la vita dei batteri che penetrano nell’organismo per ingestione non è facile. Prima di raggiungere i distretti entro i quali possono moltiplicarsi, devono saper superare una barriera acida dovuta ai succhi gastrici presenti nello stomaco. Ma come fanno?  Uno studio a cui ha preso parte Daniela De Biase, ricercatrice dell’Istituto Pasteur – Fondazione Cenci Bolognetti e della sede di Latina di Sapienza – Università, rivela che, per passare indenne l’ambiente estremamente acido dello stomaco, Brucella microti si avvale di uno specifico sistema enzimatico; si tratta del sistema GAD, similmente utilizzato da batteri enterici commensali (E.coli) o patogeni (Shigella flexneri). Lo studio è pubblicato su The Journal of infectious diseases e rientra in una collaborazione con i ricercatori dell’Università di Montpellier e del Centro di Tecnologia agroalimentare di Saragozza.
 
Per dirlo in parole povere, per sopravvivere in un individuo ospite un microrganismo deve adattarsi a condizioni avverse: i microbi più “furbi”, quelli in grado di destreggiarsi nelle situazioni meno favorevoli, sono avvantaggiati rispetto agli altri. Perché possano infettare con successo un organismo, i batteri del genere Brucella devono dunque poter resistere a ripetuti “attacchi” acidi. Una volta ingeriti, i microrganismi transitano nell’ambiente ostile dello stomaco (pH: 2,5) poi, se sopravvivono, giungono alla milza, al fegato e al midollo osseo. Tali organi sono ricchi di macrofagi, cellule al cui interno sono contenuti enzimi acidi(pH:4,5), normalmente deputati a distruggere gli agenti estranei. È proprio in queste cellule, invece, che i batteri si moltiplicano. Le brucelle infettano principalmente animali (bovini, ovini, suini) in cui provocano la brucellosi, un’infezione temuta dagli allevatori perché, tra l’altro, è causa di aborto. L’uomo può venire a contatto con le brucelle tramite ingestione di latte non pastorizzato, l’infezione che ne segue causa una malattia a decorso lento, caratterizzata da febbre a intermittenza, dolori muscolari e ingrossamento della milza. La gravità della malattia dipende dalle condizioni immunitarie dell’individuo.
 
Brucella microti, una specie di brucella recentemente isolata dai roditori, è in grado di replicarsi più velocemente di altre e causa la morte dell’82% dei topi in cui è iniettata. A cosa è dovuta questa maggiore aggressività rispetto alle altre specie? Per rispondere a questa domanda, Daniela De Biase e collaboratori hanno analizzato il meccanismo di resistenza allo stress acido di questo batterio.  È noto da tempo che microrganismi come E.coli hanno il vantaggio di saper resistere all’acidità gastrica: ciò è possibile grazie al sistema GAD (costituito dai geni gadA, gadB e gadC), promotore di una reazione chimica che trasforma l’ambiente da intollerabile a vivibile (da più a meno acido). I ricercatori hanno verificato la presenza di un simile sistema nelle brucelle. Dallo studio del genoma dei batteri è emerso che i geni gadB e gadC sono espressi in B. microti, mentre risultano non funzionanti in atre specie, come B. suis. Il sistema GAD fa sì che B. microti possa oltrepassare indenne la barriera acida dello stomaco: introdotti in batteri che ne sono privi, gadB e gadC migliorano sensibilmente la capacità di resistere a condizioni che mimano l’ambiente proprio dello stomaco (pH: 2,5). Mutazioni che  aboliscono la funzionalità di gadB e gadC  (batteri ΔgadBC) limitano, invece, le chances di sopravvivenza di B. microti nelle medesime condizioni, ma non in quelle, meno estreme (pH:4,5), presenti all’interno dei macrofagi.
 
Questi risultati indicano che il sistema GAD protegge B. microti solo dal primo, più aggressivo, attacco acido e non da quello, più moderato, che i batteri subiscono nei macrofagi. I ricercatori hanno poi somministrato B. microti wildtype e B. microti ΔgadBC a topi per via orale e quindi analizzato la capacità dei diversi batteri di colonizzare fegato, milza e linfonodi. Mentre i batteri wild type sono capaci di raggiungere gli organi bersaglio; i batteri ΔgadBCriescono in tale impresa solo quando somministrati con una soluzione di bicarbonato, volta a neutralizzare l’acidità dello stomaco. In conclusione, questo studio dimostra, per la prima volta, che il sistema GAD è necessario alla sopravvivenza di B. microti allo shock acido estremo e rappresenta quindi un possibile fattore di vantaggio per questa specie di brucella.