Claudia Cappello - Trapianto microbiota fecale

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Indice

1. ALTERAZIONE MICROBIOTA INTESTINALE E TMF .................................................................................... 3

2. MECCANISMO D’AZIONE ....................................................................................................................... 6

3. GUIDA SUL TMF ........................................................................................................................................ 7

4. OSTACOLI NELL’ATTUAZIONE .................................................................................................................. 8

5. DOMANDE E CONCLUSIONI SUL TMF .................................................................................................... 9

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................................. 12





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1. Alterazione microbiota intestinale e TMF

Probabilmente, uno dei migliori esempi di una malattia derivante da importanti

perturbazioni del microbiota intestinale da parte degli antibiotici è l'infezione da Clostridium difficile

(ICD). Generalmente acquisito dopo trattamento antibiotico e ingestione di spore ambientali, ICD

è diventato un problema di salute pubblica in crescita negli ultimi due decenni.

Il trattamento standard di ICD è attualmente basato su antibiotici come il metronidazolo e

la vancomicina, che mostrano un'ampia attività contro il microbiota del colon dominante, ma

possono anche perpetuare la recidiva di ICD dopo la loro interruzione. Il rischio di recidiva di ICD

dopo il trattamento iniziale è di circa il 20-25%. Questo rischio aumenta ulteriormente con l'uso di

ulteriori antibiotici provvisori per il trattamento di altre infezioni.

Pertanto, una parte dei pazienti può sviluppare ICD cronica e ricorrente che può durare

indefinitamente. Sfruttando le tecniche di sequenziamento del rDNA 16S su diversi campioni di

microbiota fecale, i risultati hanno mostrato una progressiva riduzione della diversità delle specie

nei pazienti con ICD iniziale rispetto ai controlli sani e nei pazienti con ICD ricorrente rispetto a quelli

che avevano un'infezione iniziale. In particolare, si osservava una marcata riduzione dei livelli di

specie di Bacteroidetes e relativi aumenti nel numero di specie di Proteobacteria e

Verrucomicrobia, entrambi di solito solo costituenti minori del feto microbiota.

La colite pseudomembranosa (una delle più gravi manifestazioni cliniche di ICD) è stata

riconosciuta come una complicanza della terapia antibiotica poco dopo l'inizio degli antibiotici

nella pratica clinica - che il ripristino del normale microbiota intestinale potrebbe risolvere

rapidamente.

La prima e più frequentemente citata relazione di trapianto di microbiota fecale (TMF) è

quella di Eiseman e colleghi, una squadra di chirurghi del Colorado, che ha trattato con successo

quattro pazienti con clisteri fecali alla fine degli anni '50. Tre dei pazienti erano gravemente malati

di colite pseudomembranosa fulminante, che a quel tempo aveva un tasso di mortalità del 75%. I





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pazienti sono stati trattati con antibiotici, idratazione, vasopressori, idrocortisone e

Lactobacillusacidophilus senza successo.

In preda alla disperazione, i medici hanno fatto ricorso a clisteri di ritenzione fecale, che

hanno portato a un pronto recupero di tutti i pazienti, facilitando la dimissione ospedaliera entro

pochi giorni dal trattamento, con gli autori dello studio che esprimevano la speranza che una

"valutazione più completa di questa semplice misura terapeutica ulteriore sperimentazione clinica

da parte di altri ".

Il TMF, precedentemente noto come "batterioterapia fecale", è stato offerto in centri

selezionati in tutto il mondo per decenni, principalmente come ricorso estremo per la ICD, che è

caratterizzata da una rapida recidiva dell'infezione dopo interruzione antibiotica.

Figura 1: TMF per pazienti con ICD. LaICD causa grave diarrea, infiammazione intestinale e

morte cellulare a seguito dell'infezione mediata da tossina con i batteri patogeni. I pazienti con

ICD sono generalmente trattati con antibiotici, che non solo uccidono il C. difficile patogeno, ma





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esibiscono anche attività contro il microbiota phyla del colon dominante. L'eradicazione

antibiotica incompleta di C. difficile può causare recidive di ICD. Il TMF da un donatore sano in un

individuo con ICD può ripristinare il microbiota intestinale sano nel colon malato del paziente,

portando alla risoluzione dei sintomi.

I cicli di infezione alla fine diventano prevedibili con quasi certezza e sono frequentemente

accompagnati da una considerevole morbilità e mortalità. In questi casi più difficili, il tasso di

successo cumulativo riportato di TMF nell'eradicazione dell'infezione è ~ 90%.

Per confronto, è stato dimostrato che i probiotici orali persistono nel microbiota intestinale

una volta cessato il consumo; tuttavia, raramente persistono oltre i 14 giorni. La rapida ricostituzione

del microbiota normale in TMF, anche con una singola infusione, è invece completa e duratura.

La sfida ora consiste nello sviluppare metodi, come il materiale trapiantato immagazzinato,

che può essere rapidamente utilizzato e distribuito per i pazienti con ICD grave e segni precoci di

malattia fulminante.





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2. Meccanismo d’azione

A differenza del concetto di probiotici, che nel migliore dei casi mira a modificare in

qualche modo l'attività metabolica o immunologica del microbiota intestinale nativo, la premessa

del TMF è sempre stata quella di introdurre una comunità completa e stabile di microrganismi

intestinali, che mirano alla riparazione o sostituendo il microbiota nativo interrotto.

Questo scenario è stato infatti documentato in un caso clinico di TMF per ICD recalcitrante,

con la composizione del microbiota fecale del paziente costituita prevalentemente da batteri

derivati dal donatore sano 2 settimane e 1 mese post-TMF.

L'attecchimento del microbiota del donatore è stato accompagnato dalla normalizzazione

della funzione intestinale del paziente. L'esatto meccanismo che ha raggiunto questa

normalizzazione resta da chiarire. Il TMF sembra essere efficace nel trattamento di specie infettive

come C. difficile, e la sostituzione delle carenze di microbiota come descritto nell’ICD; sebbene,

stati patologici simili possano guidare altre malattie gastrointestinali in cui è ancora necessario uno

studio approfondito.

Inoltre, potrebbero essere coinvolti altri meccanismi che potrebbero spiegare come

funziona il TMF. Le attività metaboliche delle specie batteriche intestinali possono avere

conseguenze sia a livello locale, sulla mucosa intestinale, sia a livello sistemico. La disgregazione di

queste specie batteriche può provocare alterazioni metaboliche potenzialmente dannose,

portando alla ripartizione delle sostanze tossiche attraverso la mucosa gastrointestinale dove

queste sostanze vengono assorbite nella circolazione sistemica.





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3. Guida sul TMF

Varie istituzioni hanno messo a punto protocolli individuali riguardanti la selezione dei

donatori e dei riceventi, la preparazione dei materiali e la via di somministrazione. Secondo le linee

guida pratiche formali standard del 2011 per il TMF, Bakken e colleghi suggeriscono che una serie

di criteri deve essere soddisfatta nella selezione universale dei donatori.

In breve, come minimo, il donatore viene sottoposto a screening per agenti infettivi, ma si

consiglia uno screening molto più rigoroso dei donatori. Ad esempio, dati i ruoli importanti che il

microbiota intestinale ha nel sistema digestivo (incluso il metabolismo energetico sistemico e la

modulazione del sistema immunitario), i donatori con qualsiasi disturbo gastrointestinale, sindrome

metabolica, malattie autoimmuni o malattie allergiche dovrebbero essere esclusi.

La salute generale del donatore è, quindi, una guida importante per la salute del

microbiota intestinale. Chiaramente, se la selezione dei donatori dovesse essere rigorosa come

suggerito, sarebbe irragionevole gravare sui pazienti che sono spesso abbastanza malati con

l'acquisizione di potenziali donatori e, a nostro avviso, l'onere della selezione dei donatori dovrebbe

ricadere sul centro di trattamento e non sui pazienti stessi.

Una possibile soluzione a questo problema è l'istituzione di programmi per i donatori in cui i

volontari vengono reclutati e sottoposti a screening. Questo protocollo ha notevolmente

semplificato il coordinamento procedurale e ha ridotto notevolmente i costi di screening dei

donatori di laboratorio. Man mano che lo sviluppo della TMF progredisce, nel prossimo futuro

prevediamo che l'attività sia condotta al meglio da poche strutture centralizzate, in grado di

elaborare il materiale donatore e spedirlo a singoli fornitori in forme congelate, liofilizzate o

incapsulate.





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4. Ostacoli nell’attuazione

Ad oggi, il TMF rimane ancora ai margini della medicina per vari motivi. Sebbene le serie di

casi, su cui si basa la maggior parte delle prove per il TMF, presentino evidenti limitazioni date le

dimensioni del campione generalmente ridotte, mancanza di un gruppo di controllo o

comparativo e possibilità di selezione e di parzialità degli eventi avversi, comunque non si può

negare il successo del TMF nell'eradicazione delle infezioni e il rapido ritorno alla salute dei pazienti

critici.

Sono attualmente in corso studi randomizzati controllati verso placebo, che dovrebbero

soddisfare eventuali dubbi residui sull'efficacia del TMF nel prossimo futuro. È probabile che altri

fattori abbiano un ruolo nel prevenire che la procedura diventi un'opzione terapeutica standard.

L'epidemia dell’ICD ha costretto la rivalutazione del TMFcome procedura, che richiede

ulteriore sviluppo. Sfortunatamente, dato che il materiale dei donatori è ampiamente disponibile e

complesso nella composizione, l'industria farmaceutica ha espresso scarso interesse per lo sviluppo

tecnologico delle terapie basate sul TMF.

Pertanto, lo sviluppo è stato guidato in gran parte da singoli clinici che stanno affrontando

un numero crescente di pazienti che richiedono il TMF come trattamento ottimale e

potenzialmente salvavita.

L'idea di un organo microbico umano è un paradigma innovativo, ma ben supportato

dalla scienza moderna. In alcuni aspetti, il TMF è più semplice da eseguire rispetto ad altri trapianti

di organi, senza la necessità di una corrispondenza immunologica tra donatore e ricevente o la

necessità di immunosoppressione dopo la procedura; ancora, molti aspetti di questa terapia sono

ancora sconosciuti.





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5. Domande e conclusioni sul TMF

Sebbene l’ICD costituisca l'indicazione più immediata per il TMF, che richiede

urgentemente ulteriori sviluppi per una più ampia diffusione nella pratica clinica, dovrebbero

essere considerate altre potenziali indicazioni in cui questa procedura potrebbe essere utile.

La pubblicità riguardante i progressi scientifici nella comprensione del microbiota intestinale

ha già convinto alcuni pazienti che il TMF può essere curativa per diverse condizioni individuali.

Frequentemente cerchiamo informazioni sulla possibilità di eseguire il TMF per una varietà di

problemi clinici, tra cui IBD, IBS, obesità, anoressia nervosa, autoimmunità sistemica, allergie

alimentari, disturbi del tratto gastrointestinale, nonché disturbi neurodegenerativi e dello sviluppo

neurologico.

Tuttavia, è necessario svolgere un lavoro scientifico e clinico preliminare per sviluppare

protocolli ottimali che possano essere implementati in studi clinici sistematici per testare il

potenziale terapeutico del TMF in queste indicazioni. A differenza dell’ICD, in cui il microbiota

nativo è stato gravemente danneggiato da ripetuti cicli antibiotici, le comunità microbiche in

queste malattie potrebbero essere abbastanza resistenti al cambiamento.

Inoltre, quali antibiotici dovrebbero essere utilizzati e per quanto tempo è anche

un'incertezza, come è se una infusione TMF è sufficiente per il successo del trattamento, o se

devono essere somministrate più infusioni programmate. È quindi necessario un ulteriore lavoro per

chiarire se il pretrattamento antibiotico fornisce una risposta terapeutica migliorata. Va notato che

i regimi di condizionamento antibiotico hanno il potenziale non solo di aprire una nicchia per

l'impianto di microbiota, ma anche di danneggiare il microbiota in entrata, che è una

considerazione chiave prima di implementare questi trattamenti.

Il ruolo centrale del microbiota intestinale nella patogenesi dell'IBD

(InflammatoryBowelDisease) è ben definito. Tuttavia, l'attuale paradigma pone l'attenzione

dominante sui fattori ospiti, come il sistema immunitario e la barriera intestinale, mentre il





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microbiota è considerato più genericamente come fonti di molecole associate ai microbi che

possono stimolare le risposte infiammatorie.

La logica scientifica per lo sviluppo del TMF oltre l’ICD è abbastanza convincente, con esiti

clinicamente soddisfacenti raggiunti in altre sospette infezioni da microbiota. In letteratura sono

state riportate remissioni prolungate di colite ulcerosa dopo TMF. Tuttavia, va notato che a

differenza dell’ICD, in cui una singola infusione di TMFè curativa nella maggior parte dei pazienti, in

genere sono richieste infusioni ricorrenti per indurre una profonda remissione nei pazienti con colite

ulcerosa.

Chiaramente, il meccanismo d'azione delTMFin questa malattia è molto diverso da quello

dell’ICD. Allo stesso modo, i risultati preliminari hanno anche riferito sulla risoluzione di stitichezza e

IBS dopo TMF.

L'epidemia di sindrome metabolica, associata all'obesità e a numerosi altri problemi di

salute, è senza dubbio la più grande sfida di assistenza sanitaria individuale nel mondo

industrializzato, che ora si sta rapidamente diffondendo fino a comprendere le nazioni meno

sviluppate. Il metabolismo energetico è una funzione ben nota del microbiota intestinale.

Il ruolo potenziale del microbiota intestinale e la sua influenza sulle dimensioni del corpo

sono stati a lungo riconosciuti nell'uso di antibiotici a basse dosi nelle pratiche agricole. In effetti,

effetti simili per antibiotici a basse dosi sono stati dimostrati negli esseri umani negli anni '50 in

assenza di effetti sulla percentuale di infezioni clinicamente significative.

È interessante notare che i confronti tra il microbiota intestinale distale di individui obesi e

magri, così come topi geneticamente obesi e magri, hanno rivelato differenze nella composizione

del microbiota intestinale distale e dei loro metaboliti. Inoltre, il microbiota intestinale è coinvolto in

molteplici elementi del metabolismo energetico, tra cui raccolta di energia, tasso metabolico e

accumulo di energia.

In sintesi, la crescente epidemia di ICD ha portato a un crescente uso di TMF. La procedura

è ora in fase di sviluppo verso protocolli più standardizzati, che dovrebbero consentire ampi studi

randomizzati e controllati. Nondimeno, l'attenzione del TMF sulla riparazione del danno severo più





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evidente indotto dai farmaci antibiotici nell’ICD potrebbe essere solo il primo capitolo di un

compito molto più ampio.

Se alcune delle principali malattie, come la sindrome metabolica, l'IBD e altre condizioni

autoimmuni, sono causalmente legate alla disfunzione del microbiota, è possibile prevedere che

ilTMFabbia un ruolo nel ripristino del microbiota intestinale terapeutico su larga scala.





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