Il cross-feeding tra lattobacilli vaginali permette a specie diverse di scambiarsi metaboliti utili e può favorire la crescita di Lactobacillus crispatus. Queste interazioni cooperative contribuiscono alla stabilità del microbiota vaginale e alla sua capacità di ostacolare i microrganismi potenzialmente patogeni.
Lactobacillus crispatus è ampiamente riconosciuto come un pilastro per l’eubiosi del microbiota vaginale. La dominanza di questa specie è un indicatore chiave di un ecosistema stabile e protettivo.
Ma da cosa dipende la dominanza di L. crispatus?
A questa domanda di solito si risponde facendo riferimento a fattori attinenti alla fisiologia dell’ospite (come i livelli ormonali e la disponibilità di glicogeno) o esterni (terapie antibiotiche, utilizzo di prodotti topici, attività sessuale, dieta…).
Sappiamo che tutti questi fattori hanno un ruolo. Ma forse stiamo scordando una parte del quadro.
Uno studio recentissimo adotta un punto di vista diverso. Superando la semplice catalogazione dei microrganismi – un approccio puramente epidemiologico e osservazionale che caratterizza gran parte della ricerca sul microbiota vaginale – gli autori hanno indagato le interazioni e le dinamiche batterio-batterio, alla ricerca di fattori che plasmino e stabilizzino la comunità microbica dall’interno. La domanda è se la coesistenza di specifici lattobacilli sia il risultato di una co-selezione guidata da fattori esterni o di una rete cooperativa intrinseca.
Primo step: individuare le correlazioni
Il primo passo della ricerca è stato analizzare i dati metagenomici relativi al microbiota vaginale di donne sane, alla ricerca di pattern di co-occorrenza tra specie diverse. Gli autori si sono basati su un campione di 79 volontarie, ma i risultati sono poi stati validati utilizzando il database VIRGO (264 campioni).
Risultato: è stata scoperta una correlazione positiva, statisticamente robusta e consistente tra Lactobacillus crispatus, Lactobacillus jensenii e alcuni altri lattobacilli di recente assegnati al nuovo genere Limosilactobacillus (L. vaginalis, L. reuteri e altri). Questo significa che, nella vagina di donne sane, i due lattobacilli dominanti L. crispatus e L. jensenii coesistono abitualmente tra loro e con una serie di lattobacilli minoritari tra cui L. reuteri e L. vaginalis. Come confermato dagli esperimenti successivi, non si tratta di una correlazione casuale, bensì basata su una relazione ecologica stabile e funzionale all’interno del microbioma vaginale sano.
Le specie di questo “gruppo crispatus” hanno inoltre mostrato correlazioni negative con batteri comunemente associati alla disbiosi vaginale, come Prevotella, Dialister e Anaerococcus.
Secondo step: escludere l’influenza dell’ospite
Per distinguere se le correlazioni osservate siano il risultato di interazioni interne al microbiota oppure di una co-selezione guidata da fattori legati all’ospite è necessario escludere questi ultimi. A questo scopo gli autori hanno creato delle “comunità sintetiche”, ovvero dei mini-ecosistemi microbici in provetta. Lo hanno fatto in due modi diversi:
Approccio top-down (partire da un campione biologico complesso per creare la comunità in vitro). I ricercatori hanno prelevato campioni vaginali da donatrici che avevano un microbioma dominato da L. crispatus e li hanno coltivati in laboratorio, in un terreno ricco di nutrienti, per un periodo prolungato (fino a 24 giorni), monitorando nel tempo sia la composizione che l’attività metabolica della comunità microbica. In questo modo è stato possibile verificare che le comunità restavano dominate da L. crispatus e la presenza degli altri batteri del gruppo si manteneva stabile.
Approccio bottom-up (costruire la comunità da zero utilizzando ceppi isolati). I ricercatori hanno assemblato manualmente diverse combinazioni di ceppi di L. crispatus, L. jensenii e L. reuteri. Sono state create colture con uno oppure due ceppi di ogni specie, in proporzione 1:1:1 oppure 100:10:1 (quest’ultima imita le abbondanze naturali osservate nei campioni vaginali), e l’abbondanza di ciascun ceppo è stata monitorata tramite PCR quantitativa. Le tre specie hanno coesistito stabilmente in tutte le colture, raggiungendo una situazione di equilibro (differente per ogni coltura) in cui ciascuno dei ceppi era ancora presente in quantità significative.
La conclusione dello studio delle comunità sintetiche è che i pattern di co-occorrenza osservati in vivo sono stabili e indipendenti dall’influenza dell’ospite, e basati su meccanismi non competitivi.
Terzo step: scoprire i meccanismi
Per comprendere se il meccanismo chiave che permette la coesistenza stabile dei batteri sia lo scambio di nutrienti e metaboliti (cross-feeding), gli autori hanno utilizzato uno strumento computazionale, la “modellizzazione metabolica su scala genomica”, che permette di predire le capacità metaboliche di un organismo e le potenziali interazioni all’interno di una comunità. Questa simulazione ha rivelato un significativo potenziale di cross-feeding tra i membri del gruppo crispatus: le diverse specie hanno ruoli metabolici complementari, di modo che la produzione di sostanze nutritive (soprattutto aminoacidi e precursori vitaminici) è condivisa all’interno della comunità.
In particolare L. crispatus e L. jensenii, che essendo specificamente adattati all’ambiente vaginale hanno potenzialità metaboliche più ridotte, hanno principalmente il ruolo di accettori di metaboliti, mentre L. reuteri e L. vaginalis, più flessibili in quanto ad habitat, sono principalmente donatori.
Nell’immagine, presa dall’articolo, vediamo il flusso di cross-feeding tra L. crispatus, L. jensenii e L. vaginalis (A) oppure L. reuteri (B).
La complessità del microbiota vaginale
I risultati di questo studio dimostrano che L. crispatus non agisce in isolamento ma opera come componente chiave di un consorzio funzionale. Questa visione sposta il paradigma dalla predominanza di una singola specie a un’ecologia di rete, dove membri minoritari in termini di abbondanza (come L. reuteri e L. vaginalis, che sono spesso presenti in quantità molto piccole o possono anche passare inosservati) giocano un ruolo fondamentale in termini funzionali, supportando le specie maggioritarie e quindi stabilizzando la comunità. Il microbiota vaginale, insomma, è più complesso di quanto normalmente si pensi.
Evoluzionisticamente, il cross-feeding osservato tra i lattobacilli vaginali si può spiegare ipotizzando che gli organismi ottengano un vantaggio evolutivo perdendo funzioni metabolicamente costose (come la biosintesi di amminoacidi) se tali funzioni sono fornite in modo affidabile da altri membri della comunità: una teoria detta “Black Queen Hypothesis”, che sta emergendo sempre più spesso nello studio del microbiota. In questo modo il peso energetico della biosintesi viene distribuito tra i membri del gruppo e non si verifica esclusione competitiva.
Questi risultati hanno implicazioni dirette per lo sviluppo di terapie basate sul microbiota, come i probiotici. Supportano fortemente, infatti, le formulazioni multi-ceppo rispetto a quelle mono-ceppo: un consorzio di batteri che si sostengono a vicenda ha più probabilità di persistere nell’ambiente vaginale ed essere funzionale rispetto a un singolo ceppo, migliorando così l’efficacia del prodotto.
È una conferma importante dell’intuizione che ha guidato lo sviluppo del nostro probiotico per la donna NATURAFLORA LEI.
Fonte:
Vander Donck, L., Victor, M., Van Beeck, W., Van Rillaer, T., Dillen, J., Ahannach, S., … & Lebeer, S. (2025). Host-independent synergism between Lactobacillus crispatus and other vaginal lactobacilli. Cell Reports, 44(9). https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116171