Introduzione
Il corpo umano è un ecosistema complesso che ospita una moltitudine di microorganismi, tra cui batteri, virus, funghi e altri microrganismi. Questo complesso sistema di microbi prende il nome di microbiota umano, e quando si parla del corredo genetico di questi microrganismi, ci si riferisce al microbioma. Tra le diverse popolazioni microbiche che colonizzano il corpo umano, il microbiota intestinale è di gran lunga il più vasto e studiato, giocando un ruolo cruciale nella salute umana. L’interesse scientifico verso il microbioma è cresciuto esponenzialmente negli ultimi decenni, svelando un mondo microscopico che interagisce in maniera intricata con il nostro organismo, influenzando una vasta gamma di processi fisiologici e patologici.
Definizione di Microbiota e Microbioma
Il termine “microbiota” si riferisce all’insieme di microorganismi che risiedono in un ambiente specifico del corpo umano, come la pelle, la bocca, il tratto respiratorio, e soprattutto l’intestino. Questi microorganismi vivono in simbiosi con l’uomo, partecipando attivamente al mantenimento della salute. Il “microbioma”, invece, si riferisce all’insieme dei geni posseduti da questi microorganismi. Esso rappresenta una fonte genetica straordinariamente vasta, che supera di gran lunga il numero di geni presenti nel genoma umano.
Composizione del microbiota intestinale
Il microbiota intestinale è composto principalmente da batteri, appartenenti a più di 1000 specie diverse. Tra i phyla dominanti troviamo i Firmicutes, i Bacteroidetes, gli Actinobacteria e i Proteobacteria. La composizione del microbiota intestinale varia da individuo a individuo, influenzata da fattori genetici, dietetici, ambientali, e dall’uso di farmaci come gli antibiotici. La densità microbica aumenta lungo il tratto gastrointestinale, con la massima concentrazione nel colon, dove si raggiunge il picco di diversità e quantità di microorganismi. Qui, il microbiota intestinale svolge funzioni fondamentali, come la digestione dei carboidrati complessi, la sintesi di vitamine, la protezione contro patogeni e la modulazione del sistema immunitario.
Funzioni del microbiota intestinale
Digestione e Metabolismo
Il microbiota intestinale ha un impatto significativo sulla salute umana, influenzando vari aspetti della fisiologia e contribuendo alla patogenesi di numerose malattie. Una delle funzioni principali del microbiota intestinale è quella di partecipare alla digestione degli alimenti, in particolare dei carboidrati complessi che l’organismo umano non riesce a digerire autonomamente. I batteri intestinali fermentano queste sostanze, producendo acidi grassi a catena corta (SCFA), come l’acetato, il propionato e il butirrato, che rappresentano una fonte energetica importante per le cellule intestinali e hanno effetti antinfiammatori e immunomodulatori.
Sintesi di Vitamine
Il microbiota intestinale è anche coinvolto nella sintesi di vitamine essenziali, come la vitamina K e alcune vitamine del gruppo B, che sono cruciali per la coagulazione del sangue e per numerosi processi metabolici relativi ai carboidrati, i lipidi ed ai composti azotati intermedi.
Difesa Contro i Patogeni
Il microbiota intestinale svolge un ruolo di difesa contro i patogeni attraverso vari meccanismi. Compete con i microrganismi patogeni per i nutrienti e i siti di adesione sulla mucosa intestinale, produce sostanze antimicrobiche (lantionine) e stimola il sistema immunitario a rispondere efficacemente contro le infezioni.
Modulazione del Sistema Immunitario
Il microbiota intestinale interagisce strettamente con il sistema immunitario, modulando la risposta immunitaria e mantenendo un equilibrio tra tolleranza e immunità. Questa interazione è cruciale per prevenire risposte immunitarie inappropriate, come quelle che si osservano nelle malattie autoimmuni e nelle allergie.
Malattie Metaboliche
Disturbi del microbiota intestinale sono stati associati a malattie metaboliche come l’obesità, il diabete di tipo 2 e la sindrome metabolica. Alterazioni nella composizione del microbiota possono influenzare il metabolismo energetico, promuovendo l’accumulo di grasso e alterando la sensibilità all’insulina. Questoa vverrebbe attraverso l’azione degli acidi grassi SCFA, che attraverso i loro recettori cellulari di superficie accoppiati alle proteine G (GPCRs), sono in gradi di influenzare il funzionamento di motli tessuti ed organi interni.
Malattie Infiammatorie Intestinali
Il microbiota intestinale è implicato anche nelle malattie infiammatorie intestinali (IBD), come la malattia di Crohn e la colite ulcerosa. In questi casi, un microbiota disbiotico, caratterizzato da una riduzione della diversità microbica e dall’aumento di batteri patogeni, contribuisce all’infiammazione cronica dell’intestino. Il dialogo microbiota-sistema immunitario locale è molto complesso e coinvolge anche dialoghi mediati dai neurotrasmettitori prodotti anche direttamente da alcune specie batteriche (dopamina, acertilcolina, serotonina) assieme a molecole immunitarie (recettori TLR della tolleranza ed altri immunorecettori dell’immunità innata).
Salute Mentale
Negli ultimi anni, è emersa una stretta connessione tra microbiota intestinale e salute mentale, il cosiddetto asse intestino-cervello. Il microbiota intestinale può influenzare la funzione cerebrale attraverso la produzione di neurotrasmettitori, la modulazione dell’infiammazione sistemica e l’interazione con il sistema nervoso enterico. Alterazioni del microbiota sono state associate a disturbi mentali come depressione, ansia e autismo. Ancora una volta i protagonisti principali di questi effetti positivi sono gli SCFA e le loro azioni mediate da recettori cellulari. In negativo, sostanze azotate batteriche di scarto (indoli, guanidine, fenoli azotati, ecc.) possono antagonizzare certi aspetti della neurochimica cerebrale, causando disturbi cognitivi e/o comportamentali.
Tumori
Alcuni studi suggeriscono che il microbiota intestinale possa influenzare lo sviluppo di alcuni tipi di cancro, come il cancro del colon-retto, del pancreas e della prostata. Il microbiota può modulare la carcinogenesi attraverso la produzione di metaboliti con proprietà pro-infiammatorie e cancerogene o attraverso la modulazione del sistema immunitario.
Modulazione del microbiota: prospettive terapeutiche
Data l’importanza del microbiota intestinale nella salute, la possibilità di modificarne la composizione rappresenta una promettente strategia terapeutica. Tra gli interventi più studiati vi sono l’uso di probiotici, prebiotici, simbiotici e il trapianto di microbiota fecale.
Probiotici
I probiotici sono microorganismi vivi che, somministrati in quantità adeguate, conferiscono un beneficio alla salute dell’ospite. I probiotici più comuni appartengono ai generi Lactobacillus e Bifidobacterium, presenti fra l’altro nello yogurt e nel kefir, e sono stati utilizzati con successo nel trattamento di varie condizioni, come la diarrea associata all’uso di antibiotici, le IBD e la sindrome dell’intestino irritabile (IBS). Esistono in commercio centinaia di formulazioni a base di probiotici; le miglioiri sono quelle con composizione
Prebiotici
I prebiotici sono sostanze complesse non digeribili che stimolano selettivamente la crescita e/o l’attività di uno o un limitato numero di batteri benefici nel colon. Sono per lo più fibre simili alla cellulosa anche se meno complessi (polisaccaridi). I prebiotici più noti sono i frutto-oligosaccaridi (FOS) ed inulina, che promuovono la crescita di Bifidobacterium e Lactobacillus, batteri associati a effetti benefici sulla salute. Naturalemte sono presenti nei legumi, nella cipolla, negli asparagi, nelle banane e nei carciofi.
Trapianto di microbiota fecale
Il trapianto di microbiota fecale (FMT) è una procedura che prevede il trasferimento di microbiota intestinale da un donatore sano a un paziente, con l’obiettivo di ristabilire un microbiota equilibrato. L’FMT ha mostrato risultati promettenti nel trattamento delle infezioni ricorrenti da Clostridioides difficile e viene studiato per altre patologie come le IBD e il diabete di tipo 2.
Post-biotici
Queste frormualzioni sono di derivazione batterica, in particolare derivano dai batteri che vengono rilasciati durante i processi di fermentazione di matrici alimentari. Quello di probiotici e postbiotici è un ambito diricerca abbastanza ricco che cerca di indagare come delle molecole funzionali possano agire direttamente sul nostro sistema immunitario andando a modificare la flora dei batteri intestinali. Recentemente sono arrivati i primi risultati come alternative per applicazioni cliniche, in particolare nelle infiammazioni cronichecome la sindrome dell’intestino irritabile (IBS).
Conclusioni
Il microbiota intestinale e il microbioma rappresentano un universo microscopico fondamentale per la salute umana. La ricerca in questo campo ha rivelato l’importanza di questi microorganismi in numerosi processi fisiologici e patologici, aprendo la strada a nuove prospettive terapeutiche. Nonostante i progressi compiuti, la comprensione completa del microbiota intestinale e delle sue interazioni con l’organismo umano è ancora lontana, richiedendo ulteriori studi per svelare i meccanismi sottostanti e sviluppare strategie di intervento più efficaci.
Sebbene questo articolo sarebbe stato dovuto essere posizionato nella sezione Biomedicina e Salute, questa redazione scientifica ha preferito metterlo su Attualità e Salute. I motivi principali sono il fatto che la scienza di base è ormai d’accordo che dal microbiota intestinale e dal suo sbilanciamento (disbiosi) derivano grossa perte delle malattie correnti (cardiovasculopatie, diabete, obesità, ipertensione ed anche tumori); e, in secondo punto, perchè le condizioni suddette rappresentano un attuale problema di sanità pubblica che grava su qualità di vita degli interessati e sulle spese sanitarie mondiali.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
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