Acqua Contaminata a Nairobi: Il Ponte Nascosto per l’E. coli tra le Mura Domestiche

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi sta molto a cuore e che tocca la vita di milioni di persone, specialmente nei luoghi più vulnerabili del nostro pianeta. Parliamo di acqua, di batteri e di come questi mondi si intrecciano in modi che forse non immaginate, soprattutto all’interno delle nostre case.

Avete mai pensato a quanto sia fondamentale avere accesso ad acqua potabile sicura? Sembra scontato per molti di noi, ma in tante parti del mondo, specialmente negli insediamenti urbani informali – quelle che spesso chiamiamo baraccopoli – questa è una lotta quotidiana. E questa lotta ha conseguenze dirette sulla salute, in particolare quella dei bambini. Le infezioni enteriche batteriche, quelle brutte bestie che colpiscono l’intestino, sono una causa importante di mortalità infantile sotto i 5 anni a livello globale. E indovinate un po’? Il problema è particolarmente grave proprio in queste aree urbane in rapida crescita nei paesi a basso e medio reddito, dove più della metà della popolazione urbana vive senza accesso adeguato ad acqua pulita e servizi igienici (il famoso pacchetto WASH).

Il Contesto: Nairobi e la Sfida dell’Urbanizzazione Informale

Immaginatevi la scena: famiglie che vivono in spazi ristretti, spesso con piccoli allevamenti di animali domestici come polli proprio accanto a casa. Questo aumenta il rischio di trasmissione di malattie dagli animali all’uomo (le zoonosi). Se a questo aggiungiamo un uso non regolamentato di antibiotici, ecco che creiamo un terreno fertile non solo per la diffusione di batteri patogeni, ma anche per l’emergere e la diffusione della temuta resistenza agli antibiotici. I geni che conferiscono questa resistenza (li chiameremo ARG, dall’inglese Antibiotic Resistance Genes) possono passare da un batterio all’altro, rendendo le infezioni sempre più difficili da curare. Pensate che recenti studi hanno mostrato come nelle aree urbane dell’Africa e del Sud-Est asiatico ci sia un’abbondanza maggiore di questi ARG rispetto alle zone rurali.

Ma come si diffondono esattamente questi batteri? Sappiamo che il contatto diretto con persone o animali infetti è una via, così come l’esposizione ad ambienti contaminati da feci. Recentemente, l’attenzione si è concentrata molto sul ruolo degli animali, ma forse abbiamo trascurato un po’ le vie ambientali. Beviamo acqua, tocchiamo il suolo, respiriamo polvere… siamo costantemente esposti ai microbi presenti nell’ambiente. Capire queste vie di trasmissione è cruciale se vogliamo interrompere la catena e capire a che scala dobbiamo intervenire.

La Nostra Indagine: A Caccia di E. coli

Ed è qui che entra in gioco la nostra ricerca. Ci siamo concentrati su Escherichia coli, un batterio che tutti noi ospitiamo nel nostro intestino (commensale), ma che può anche causare malattie importanti ed è spesso resistente agli antibiotici. Abbiamo voluto capire come i diversi ceppi di E. coli (perché non sono tutti uguali!) si spostano tra persone, animali (polli e cani, in questo caso), suolo e acqua potabile all’interno delle stesse famiglie e tra famiglie diverse.

Siamo andati in due insediamenti informali di Nairobi, in Kenya: Dagoretti South e Kibera. Abbiamo coinvolto 50 famiglie che possedevano pollame e avevano almeno un bambino sotto i 5 anni. Una differenza chiave tra le due aree? A Kibera, le famiglie avevano accesso ad acqua clorata fornita dalla rete idrica, mentre a Dagoretti South l’acqua proveniva da fonti diverse (pozzi, rete idrica, cisterne) ma non era trattata con cloro.

Abbiamo raccolto un bel po’ di campioni: feci umane (da bambini piccoli, fratelli e madri), tamponi cloacali da polli, feci di cani, campioni di suolo vicino casa e, importantissimo, campioni di acqua potabile conservata in casa. Perché proprio l’acqua conservata? Perché anche se l’acqua alla fonte è pulita (e abbiamo visto che lo era quasi sempre), può contaminarsi dopo essere stata raccolta e portata a casa.

Per analizzare i campioni, abbiamo usato un approccio un po’ innovativo che abbiamo chiamato PIC-seq (Pooling Isolated Colonies for sequencing). Invece di sequenziare un solo batterio isolato per campione (che è costoso e potrebbe farci perdere la diversità presente) o di sequenziare tutto il DNA presente nel campione (metagenomica, che rende difficile ricostruire i genomi completi e capire a chi appartengono i geni di resistenza), abbiamo fatto una via di mezzo. Abbiamo coltivato i batteri E. coli dai campioni, ne abbiamo selezionati fino a cinque colonie diverse per campione e le abbiamo messe insieme (“pooling”) prima di sequenziarne il DNA. Questo ci ha permesso di catturare una buona parte della diversità dei ceppi presenti in ogni campione con una buona profondità di sequenziamento. In totale, abbiamo “fotografato” 1516 colonie!

Risultati Sorprendenti: L’Acqua come Autostrada per i Batteri

E cosa abbiamo scoperto? Preparatevi, perché alcuni risultati sono stati davvero illuminanti.

1. Condivisione Intensa… ma Soprattutto in Famiglia: Abbiamo identificato ben 154 eventi di “condivisione di ceppi”, cioè casi in cui lo stesso identico ceppo di E. coli (con una somiglianza genetica altissima, >99.95%) è stato trovato in due campioni diversi. La scoperta più eclatante è stata che la condivisione di ceppi era molto più frequente all’interno della stessa famiglia rispetto a tra famiglie diverse. Questo valeva per la condivisione tra persone (umano-umano) e tra polli (pollo-pollo).

2. Animali? Meno del Previsto: Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la condivisione diretta di ceppi tra umani e animali (polli o cani) all’interno della stessa famiglia era quasi assente! Ne abbiamo trovato solo un caso tra un umano e un pollo. Sembra quindi che, almeno per E. coli in questo contesto, il passaggio diretto dagli animali domestici alle persone non sia la via principale.

3. L’Acqua Potabile Conservata: Il Vero Ponte! Qui arriva il punto cruciale. La condivisione di ceppi tra le persone e l’acqua potabile conservata in casa (umano-acqua) era invece molto frequente all’interno delle famiglie, significativamente più alta rispetto alla condivisione tra famiglie diverse. Addirittura, in alcuni casi abbiamo trovato lo stesso identico ceppo in due persone della stessa famiglia *e* nell’acqua che bevevano! Questo suggerisce fortemente che l’acqua contaminata conservata in casa agisca come un veicolo, facilitando il passaggio di E. coli da una persona all’altra all’interno dello stesso nucleo familiare.

4. L’Effetto Cloro: Ricordate la differenza tra Kibera (acqua clorata) e Dagoretti South (acqua non clorata)? Ebbene, abbiamo osservato che a Dagoretti South, dove l’acqua non era trattata, c’era una percentuale maggiore di famiglie con acqua potabile conservata contaminata da E. coli (52%) rispetto a Kibera (37.5%). E, cosa ancora più importante, nelle famiglie con acqua conservata contaminata, la condivisione di ceppi tra persone (umano-umano) era significativamente più alta (tasso 0.32) rispetto alle famiglie con acqua pulita (tasso 0.090). Questo ci dice che l’acqua contaminata non solo è una fonte di esposizione, ma sembra proprio facilitare la trasmissione tra i membri della famiglia. L’acqua clorata a Kibera, pur non eliminando del tutto il problema (l’acqua può ricontaminarsi durante la conservazione), sembrava comunque ridurre questa dinamica.

E la Resistenza agli Antibiotici? Segue i Batteri

Abbiamo anche analizzato i geni di resistenza agli antibiotici (ARG) presenti nei nostri campioni. Volevamo capire se questi geni si diffondessero principalmente perché i batteri resistenti si moltiplicano e passano da un ospite all’altro (trasmissione clonale) o se i geni “saltassero” da un batterio all’altro tramite elementi genetici mobili (trasferimento genico orizzontale).

I risultati sono stati chiari: la somiglianza nel profilo dei geni di resistenza (il “resistoma”) tra i campioni rispecchiava fedelmente i tassi di condivisione dei ceppi batterici. All’interno delle famiglie, c’era una forte correlazione tra la condivisione di ceppi e la somiglianza dei resistomi, sia per i geni di resistenza potenzialmente mobili che per quelli non mobili. Questo suggerisce che, in questo contesto, è principalmente la diffusione clonale dei batteri resistenti a guidare la diffusione della resistenza. In altre parole, sono i batteri stessi che, spostandosi (spesso tramite l’acqua contaminata), portano con sé il loro bagaglio di geni di resistenza.

Abbiamo trovato geni di resistenza importanti, compresi quelli di “alto rischio” (Rank I, secondo una classificazione che li identifica come particolarmente preoccupanti per la salute umana), in tutti i tipi di campioni: umani, animali, suolo e acqua. Ad esempio, il gene blaCTX-M-15, che conferisce resistenza a cefalosporine di terza generazione (antibiotici molto usati), era presente ovunque, sottolineando come l’ambiente sia un serbatoio di resistenza.

Cosa ci Insegna Tutto Questo?

Questa ricerca ci dice alcune cose fondamentali. Primo, l’acqua potabile, specialmente quella conservata in casa, può essere una via di trasmissione di E. coli (e probabilmente di altri batteri enterici) molto più importante di quanto pensassimo, soprattutto per facilitare la diffusione all’interno delle famiglie negli insediamenti informali. Secondo, il trattamento dell’acqua alla fonte con cloro sembra essere una strategia efficace per interrompere questa catena di trasmissione, anche se le pratiche di conservazione sicura a casa rimangono cruciali per evitare la ricontaminazione. Terzo, la diffusione della resistenza agli antibiotici in questi ambienti sembra essere legata principalmente alla diffusione dei batteri stessi, piuttosto che a un massiccio scambio di geni tra batteri diversi.

Il nostro approccio PIC-seq si è dimostrato valido per studiare queste dinamiche complesse, permettendoci di vedere sia i ceppi batterici che i loro geni di resistenza con buona risoluzione e in modo più efficiente rispetto ad altri metodi.

La conclusione? Se vogliamo combattere le infezioni batteriche e la resistenza agli antibiotici in contesti vulnerabili come gli insediamenti informali urbani, dobbiamo assolutamente concentrarci sulla sicurezza dell’acqua potabile, non solo alla fonte, ma fino al punto di consumo, promuovendo sia il trattamento (come la clorazione) sia pratiche igieniche e di conservazione sicura a livello domestico. È una sfida complessa, ma capire queste vie di trasmissione nascoste è il primo passo per trovare soluzioni efficaci.

Fonte: Springer