Uno studio del 2020, coordinato da Núria Mach, del dipartimento di biologia genetica e integrativa animale dell’Università francese di Paris-Saclay, ha cercato di esaminare l’influenza dei fattori variabili ambientali (equitazione, dieta, alloggio, stagione) e legati all’ospite (ad esempio età, sesso, condizioni corporee, stato riproduttivo, stato di infezione parassitaria, pH, carica di protozoi e funghi) sulla composizione del microbiota fecale. Poiché sempre più cavalli sportivi di alto livello soffrono di stress, verificare il microbiota offre una nuova opportunità per studiare le interazioni bidirezionali all’interno dell’asse intestino-cervello.
Il microbiota intestinale è diventato un’area di studio sempre più popolare grazie al suo ruolo nella salute fisica e mentale e nel metabolismo dell’ospite, ma la variazione nella composizione e nelle funzioni del microbiota intestinale nei cavalli sportivi sani non è a oggi ancora chiara. Ad esempio, non è noto se le differenze interindividuali siano il risultato di un continuum di diverse composizioni batteriche prevalenti e rare o se il microbiota intestinale individuale si raccolga attorno ad alcune comunità stabili che possono essere associate alla salute e al benessere. Lo studio di tali questioni è complicato a causa della complessità del diverso background genetico e delle condizioni fisiologiche e ambientali tra e all’interno dei cavalli sportivi.
Lo stato dell’arte della ricerca
Il microbiota intestinale del cavallo è costituito da circa 109 microrganismi per grammo di cibo nel cieco, inclusi almeno 108 generi batterici e sette phyla, nonché una miriade di protozoi, archaea e funghi anaerobi. Il microbiota intestinale del cavallo promuove la digestione e l’assorbimento dei nutrienti per la produzione di energia dell’ospite, la produzione di acidi grassi a catena corta e la salute immunitaria, come la protezione contro agenti patogeni e malattie.
Esistono prove evidenti che la dieta è il principale fattore ambientale che contribuisce alla variazione della flora microbica intestinale nei cavalli. Inoltre, è stato segnalato che l’abbondanza di specie diverse varia notevolmente in base a fattori specifici dell’ospite, come la co-colonizzazione con parassiti enterici, patobionti, e la genetica dell’ospite. Tuttavia, oltre ai fattori di stress biotici, le dinamiche del microbiota intestinale equino sono state associate a fattori di stress abiotici come l’esercizio. Infatti, la composizione del microbiota intestinale è stata associata ai metaboliti del sangue legati al metabolismo lipidico e alla glicolisi in fase basale, nonché allo stress ossidativo nei cavalli da endurance, suggerendo che lo sforzo fisico e lo stress possono avere un effetto significativo, ma temporaneo, sulla composizione del microbiota intestinale e sul metabolismo dell’ospite. Inoltre, è stato dimostrato che l’esercizio di resistenza influenza il metaboloma del sangue nel cavallo, oltre al trascrittoma e al microtrascrittoma del sangue, suggerendo che il tipo e l’intensità dell’allenamento fisico possono influenzare anche la composizione del microbiota intestinale.
Proprio come lo stress fisico può influenzare il microbiota intestinale, anche lo stress mentale può influenzare l’asse intestino-cervello equino. I cavalli sono stati addomesticati ma per migliaia di anni si sono nutriti in branchi mantenedo la risposta agli stress di tipo “combatti o fuggi”.. La gestione da parte dell’uomo (ad es. svezzamento precoce e brusco, frequenza dell’alimentazione, lettiera, isolamento dell’alloggiamento rispetto al foraggiamento, tempo di cavalcata, ecc.) può avere un effetto significativo sul benessere generale del cavallo e contribuire a variazioni interindividuali e temporali nella flora microbica intestinale equina.
Lo studio
Sono stati selezionati 185 cavalli sportivi sani, curati in condizioni simili, i cui campioni fecali ed ematici e gli indicatori di comportamento sono stati analizzati per un periodo di otto mesi. La coorte comprendeva una vasta gamma di età, sesso, discipline atletiche e prestazioni.
Utilizzando i dati relativi ai fattori ambientali e legati all’ospite, lo studio ha prima mirato a valutare le dinamiche interindividuali e temporali del microbiota fecale tra i cavalli sportivi, e successivamente l’associazione tra le suddette variabili relative all’ambiente o all’ospite e la variazione della comunità microbica intestinale tra e all’interno degli individui nel tempo. Infine, si è determinata la covariazione delle comunità microbiche e dei fenotipi dell’ospite attraverso la “microbiabilità”, cioè gli effetti cumulativi che il microbioma intestinale ha su un particolare fenotipo.
Proprio come i fattori legati all’equitazione erano associati al microbiota intestinale, i comportamenti legati al disagio mentale, incluso lo stress e, in misura minore, le stereotipie orali, erano legati alla composizione del microbiota fecale nella nostra coorte. È ormai chiaro che gli squilibri nella composizione microbica dell’intestino sono presenti nelle malattie mentali come i disturbi d’ansia. Inoltre, il trapianto di microbiota fecale da pazienti con depressione a ratti impoveriti di microbiota ha trasmesso il comportamento simile all’ansia, suggerendo che il microbiota intestinale può svolgere un ruolo causale nello sviluppo di depressione e ansia attraverso l’asse intestino-cervello.
Nello studio, si è rilevato che la prevalenza dello stress fosse maggiore nei cavalli addestrati per il dressage e il salto, poiché nella maggior parte dei casi erano atleti di alto livello che viaggiavano per prendere parte a competizioni internazionali, si allenavano molte ore al giorno, 5 giorni alla settimana, per diverse settimane, senza prendersi una pausa dall’allenamento intenso.
Il microbiota intestinale potrebbe pertanto essere un obiettivo per il trattamento e la prevenzione del comportamento ipervigilante, presente nel 75% dei cavalli di tutte le età presenti nello studio.
Nel complesso, questo studio ha fornito una visione estesa del microbiota intestinale del cavallo sportivo e ha supportato l’ipotesi che le composizioni tassonomiche dei batteri fossero ampiamente divergenti tra gli individui: sono state osservate maggiori variazioni inter-individuali che intra-individuali. Questa proporzione era tanto più elevata quanto più raro era un taxon microbico nella popolazione equina.
Conclusioni
Innanzitutto, lo studio ha dimostrato che si sono verificati spostamenti significativi della comunità batterica del microbiota intestinale quando valutati in due momenti temporali a distanza di circa otto mesi l’uno dall’altro, e che l’entità e il significato di questi spostamenti variavano tra i cavalli. Allo stesso modo, uno studio di Salem et al. ha sostenuto che il microbiota fecale nei cavalli sani non era stabile in un periodo di 12 mesi. Pertanto, la stabilità delle comunità del microbiota fecale non dovrebbe essere assunta nemmeno negli individui sani.
Il nostro studio ha anche evidenziato l’instabilità temporale intra-individuale di batteri rari tra i due punti temporali, non consentendo di identificare un cavallo attraverso la sua impronta microbica unica fino a 8 mesi dopo. Ad esempio, abbiamo rilevato una diffusa colonizzazione di taxa rari che contenevano più generi α, ε e γ-proteobatterici: inclusi i patobionti potenzialmente dannosi Escherichia/Shigella, Helicobacter, Bilophila e Pseudomonas.
È interessante notare che i risultati dello studio hanno mostrato che specifici taxa batterici (o i loro metaboliti) erano significativamente collegati a comportamenti che probabilmente riflettevano il deterioramento del benessere.
Data la potenziale interazione tra il microbiota intestinale e l’asse intestino-cervello in condizioni di stress, gli Autori segnalano la necessità di valutare specificamente come il microbiota intestinale o anche i suoi metaboliti interagiscono direttamente con gli ormoni dello stress nei tessuti periferici come lo strato mucoso del tratto gastrointestinale dei cavalli sportivi.
Sono inoltre necessarie ulteriori conoscenze sul ruolo del microbiota intestinale nella modulazione dei neurotrasmettitori eccitatori e inibitori (ad esempio serotonina, GABA e dopamina) e delle sostanze simili ai neurotrasmettitori in risposta allo stress indotto dall’esercizio fisico e sui suoi possibili effetti sulla salute e sulle prestazioni degli atleti d’élite.
Reference
Mach, N., Ruet, A., Clark, A. et al. Priming for welfare: gut microbiota is associated with equitation conditions and behavior in horse athletes. Sci Rep 10, 8311 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-65444-9
