Helicobacter pylori: Il Batterio Camaleonte che Viaggia (Evolutivamente) Verso Ovest!

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di una storia affascinante che sembra uscita da un romanzo di fantascienza, ma è pura realtà scientifica e riguarda un batterio che molti di noi, purtroppo, conoscono bene: l’Helicobacter pylori. Sì, proprio lui, quel piccolo inquilino del nostro stomaco che può causare gastriti, ulcere e, nei casi peggiori, cancro gastrico.

Per decenni, noi scienziati (e sì, mi ci metto dentro anch’io, con passione!) siamo stati convinti di una cosa: le mutazioni genetiche, quei piccoli errori di battitura nel DNA che guidano l’evoluzione, accadono a caso. Un po’ come lanciare dei dadi. Ma indovinate un po’? Studiando a fondo il genoma di H. pylori, abbiamo scoperto qualcosa che ribalta questa convinzione.

Un Batterio, Due ‘Personalità’: Est vs Ovest

Prima di svelare il colpo di scena, facciamo un passo indietro. Esistono principalmente due “versioni” di H. pylori nel mondo, che possiamo distinguere grazie a una proteina particolare, una specie di “carta d’identità” molecolare chiamata CagA.

• Tipo Orientale (Eastern): Diffuso in paesi dell’Asia orientale come Cina e Giappone. Questi ceppi sono spesso associati a un rischio più alto di cancro gastrico. La loro CagA ha una caratteristica specifica chiamata segmento D.
• Tipo Occidentale (Western): Presente in Europa, Africa, Americhe e Asia sud-occidentale (India inclusa). Generalmente, questi ceppi sono considerati un po’ meno “aggressivi” e la loro CagA ha il segmento C.

Questa divisione non è solo genetica, ma ha implicazioni cliniche importanti. La CagA Orientale, una volta dentro le nostre cellule gastriche, scatena una risposta infiammatoria più potente rispetto alla sua cugina Occidentale.

Sikkim: Crocevia di Evoluzione

Ora, immaginate un luogo dove queste due “culture” batteriche si incontrano. Esiste, ed è una regione himalayana mozzafiato: il Sikkim, uno stato indiano incastonato tra Cina, Nepal e Bhutan. Storicamente, questa zona è stata un crocevia di popoli e culture, un punto di incontro tra Est e Ovest. E cosa abbiamo trovato lì, nei pazienti locali? Proprio quello che speravamo (e temevamo!): ceppi di H. pylori sia di tipo Orientale che Occidentale, che convivono e, a quanto pare, si “mescolano” geneticamente.

Analizzando il genoma completo (il famoso Whole Genome Sequencing o WGS) di 25 ceppi isolati nel Sikkim e confrontandoli con centinaia di altri da tutto il mondo, abbiamo notato qualcosa di strano. Alcuni ceppi del Sikkim, pur avendo la “carta d’identità” CagA di tipo Orientale, dal punto di vista del resto del loro genoma assomigliavano… ai ceppi Occidentali! Li abbiamo chiamati “Orientali atipici”.

Il Mistero delle Mutazioni Mirate

Qui arriva il bello. Come è possibile? La risposta sta nelle mutazioni puntiformi, quei piccoli cambiamenti di una singola “lettera” nel codice genetico. Contrariamente al dogma, abbiamo scoperto che in questi ceppi “Orientali atipici” del Sikkim, l’accumulo di mutazioni puntiformi non è casuale. Sembra quasi che il batterio scelga deliberatamente quali mutazioni tenere!

E la direzione è chiara: i ceppi Orientali stanno accumulando mutazioni specifiche che sono tipiche dei ceppi Occidentali. È come se stessero gradualmente “imparando” a diventare Occidentali. Questo processo, che abbiamo chiamato “occidentalizzazione”, non riguarda solo un gene qua e là, ma sembra essere un fenomeno diffuso in tutto il genoma.

Abbiamo analizzato nel dettaglio le sequenze, in particolare della proteina CagA. Ci sono punti specifici dove i ceppi Orientali e Occidentali differiscono per un singolo amminoacido (il mattoncino che forma le proteine). Ebbene, nei ceppi Orientali atipici del Sikkim, abbiamo visto che gli amminoacidi tipici dell’Est venivano sostituiti proprio con quelli tipici dell’Ovest, e non con altri a caso. La probabilità che un amminoacido Orientale diventasse Occidentale era significativamente più alta del contrario. Incredibile, vero?

Perché diventare ‘Occidentali’? Il Vantaggio Adattativo

Ma perché un batterio dovrebbe fare tutta questa fatica per cambiare identità? La risposta più probabile è: per sopravvivere meglio. Ricordate che i ceppi Orientali sono più “cattivi”, più virulenti. Questo può essere uno svantaggio per il batterio stesso a lungo termine: se causa una malattia grave troppo in fretta, rischia di eliminare il suo ospite (e quindi se stesso).

I ceppi Occidentali, essendo meno virulenti, riescono a colonizzare lo stomaco per decenni senza dare troppo fastidio (almeno all’inizio). Questa strategia “discreta” è vantaggiosa per il batterio. L’occidentalizzazione, quindi, potrebbe essere un meccanismo adattativo: i ceppi Orientali, incontrando popolazioni umane diverse (forse con sistemi immunitari leggermente differenti o diete diverse) nelle zone di contatto come il Sikkim, evolvono per diventare meno aggressivi e garantirsi una colonizzazione più lunga e stabile.

Abbiamo anche usato simulazioni al computer (dinamica molecolare) per vedere come le diverse versioni di CagA interagiscono con la membrana delle nostre cellule gastriche. Risultato? La CagA Orientale “tipica” si lega più stabilmente e con più energia (indicando un’interazione più forte e potenzialmente più dannosa). La CagA Occidentale si lega in modo più debole. E la CagA degli Orientali “atipici”, quelli in via di occidentalizzazione? Si posiziona esattamente a metà strada! Ha un legame meno stabile della Orientale pura, ma più forte dell’Occidentale. Una prova funzionale perfetta di questa transizione evolutiva.

Un Viaggio Globale, Non Solo nel Sikkim

La cosa ancora più affascinante è che questo fenomeno non è limitato al Sikkim. Abbiamo analizzato ceppi di H. pylori da altre regioni del mondo dove storicamente si sono incontrate popolazioni Orientali e Occidentali:

• Indonesia e Myanmar: Qui vediamo ceppi Orientali che mostrano chiaramente segni di occidentalizzazione in corso, proprio come nel Sikkim.
• Alaska, Perù, Okinawa (Giappone): In queste aree, molti ceppi che oggi classificheremmo come Occidentali portano ancora delle “firme” molecolari tipiche dei ceppi Orientali. È come se fossero fantasmi del loro passato Orientale, suggerendo che il processo di occidentalizzazione lì è già molto avanzato, se non completato.

Quindi, questa evoluzione unidirezionale (Est verso Ovest) sembra essere una strategia globale che H. pylori adotta quando diverse popolazioni batteriche (e umane) si mescolano.

Non Solo CagA: Tutta l’Orchestra Cambia Spartito

Abbiamo controllato: questa tendenza all’occidentalizzazione riguarda solo la star CagA o coinvolge anche altri geni? La risposta è che coinvolge molti altri geni! Abbiamo trovato mutazioni specifiche, sia quelle che cambiano l’amminoacido (non-sinonime) sia quelle “silenziose” che non lo cambiano (sinonime), che seguono questo pattern Est-verso-Ovest in:

• Altri geni di virulenza come vacA (che produce un’altra tossina) e recA (importante per la riparazione e ricombinazione del DNA).
• Geni essenziali per la sopravvivenza come ureA e ureB (che producono l’ureasi, fondamentale per neutralizzare l’acidità dello stomaco).
• Persino geni “housekeeping”, quelli fondamentali per le funzioni cellulari di base (come atpA, mutY, ppa).

Analizzando l’intero genoma con tecniche come le mappe t-SNE (che visualizzano le somiglianze genetiche), abbiamo confermato che i ceppi Orientali atipici del Sikkim formano un gruppo distinto, a metà strada tra i tipici Orientali e gli Occidentali, non solo per pochi geni, ma per l’intero “corredo” genetico principale (il core genome). È una trasformazione che coinvolge tutto il batterio.

Cosa Ci Dice Questa Storia?

Questa scoperta è entusiasmante per diversi motivi. Primo, ci mostra che l’evoluzione, almeno in questo caso, non procede a caso ma segue percorsi ben definiti, guidati da mutazioni non casuali che offrono un vantaggio adattativo. È una sfida diretta a come abbiamo sempre pensato alle mutazioni!

Secondo, ci aiuta a capire meglio la virulenza di H. pylori e perché in alcune regioni del mondo (come Africa, India, Pakistan), nonostante l’alta prevalenza del batterio, l’incidenza di cancro gastrico è relativamente bassa (il cosiddetto “enigma africano” o “asiatico”). L’evoluzione verso ceppi meno virulenti potrebbe essere parte della spiegazione.

Terzo, ci dà nuovi strumenti per classificare i ceppi di H. pylori. Potremmo identificare questi ceppi “occidentalizzati” come potenzialmente meno pericolosi dei loro cugini Orientali “puri”.

Infine, questa storia del batterio che viaggia verso Ovest ci ricorda quanto sia strettamente legata l’evoluzione di H. pylori alla storia delle migrazioni e degli incontri tra diverse popolazioni umane. Studiare questo batterio è un po’ come leggere un libro sulla nostra stessa storia, scritta nel DNA di un microrganismo.

Certo, la ricerca non si ferma qui. Serviranno studi su campioni più ampi e magari modelli animali per confermare e approfondire questi risultati. Ma una cosa è certa: il piccolo Helicobacter pylori ci ha appena regalato una lezione sorprendente su come funziona l’evoluzione, dimostrando una capacità di adattamento mirata e quasi “intelligente”. Non smette mai di stupirci!

Fonte: Springer