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Dott.ssa Roberta Falcone
Nutrizionista

Microbiota 2.0

Un’altra prospettiva

Il microbiota rappresenta quella comunità eterogenea di batteri che colonizzano l’apparato gastrointestinale, la più estesa interfaccia fra ambiente interno e ambiente esterno. Le cellule eucariote del corpo umano e quelle procarioti del microbiota si sono evolute insieme nel corso del tempo, attraverso una costante relazione simbiontica di reciproco vantaggio.

Il numero di microrganismi che alberga nel tratto gastrointestinale è stato stimato intorno a 1014, con una variabilità di circa 500 specie, differenziate anche per diversa porzione dell’intestino che colonizzano: il duodeno è ricco di Lactobacilli, il digiuno di Lactobacilli e Streptococchi, l’ileo e il colon discendente presenta per lo più Enterococchi, Bacteroides, Bifidobatteri, Clostridi e Lactobacilli.

Si ritiene che lo sviluppo della comunità microbica abbia inizio dalla nascita, sebbene questo è stato recentemente messo in discussione da studi che hanno rilevato la presenta di batteri già nei tessuti dell’utero, come la placenta.

Al momento del parto la composizione del microbiota neonatale può variare a seconda che questo sia avvenuto naturalmente o con taglio cesareo: infatti, nella prima situazione predomina la specie Lactobacillus, nella seconda, invece, predominano i Bacteroides e gli anaerobi facoltativi, come i Clostridi. 

Dopo la nascita, grazie all’interazione con l’ambiente il tratto gastrointestinale viene rapidamente colonizzato da due principali Phyla, Actinobacteria e Proteobacteria e solo durante il primo anno di vita la diversità microbica aumenta, andandosi a delineare profili batterici misti, che caratterizzeranno la prima e la seconda infanzia e poi l’età adulta.

Negli individui di età superiore ai 65 anni, invece, si osserva una predominanza di Bacteroides e Clostridium e addirittura negli ultracentenari aumentano gli anaerobi facoltativi come Escherichia coli e si riducono i produttori di butirrato.

Studi di meta-trascrittomica hanno rivelato che il microbiota ileale è in grado di metabolizzare gli zuccheri semplici e complessi, riflettendo il suo adattamento alla disponibilità di nutrienti nell’intestino tenue.

Questa capacità deriva dall’azione di enzimi specifici come la glicoside idrolasi (GH) e la polisaccaride liasi (PL) codificati dai loro genomi, che sono in grado di scindere i legami glicosidici dei carboidrati.

Più precisamente dalla degradazione di amido, di xilani, di cellulosa, di glicosfingolipidi e di glicani di origine endogena come le mucine, si ottengono monosaccaridi che vengono convertiti in prodotti di fermentazione batterica, come gli acidi grassi a corta catena SCFA (acidi acetico, butirrico, propionico, che si trovano generalmente nella proporzione 1: 1: 3 nel tratto gastrointestinale). 

I monosaccaridi liberati e gli SCFA prodotti, possono quindi essere assorbiti ed utilizzati dall’ospite per la regolazione di tutta una serie di funzioni biologiche, come il mantenimento dell’integrità della barriera intestinale, produzione di energia, regolazione del sistema immunitario e protezione contro agenti patogeni.
Il butirrato, noto per le sue attività antinfiammatorie e antitumorali è un acido grasso molto importante per il trofismo dei colonociti, poiché coinvolto nel controllo del turnover epiteliale intestinale.

Questo, contribuisce inoltre a ridurre l’ingresso dei patogeni, garantendo la corretta funzione della barriera intestinale e regolando l’assemblaggio delle tigh-junction e la sintesi delle mucine.

Gli SCFA svolgono molteplici funzioni anche al di fuori dell’intestino, ad esempio:

  • regolano il metabolismo epatico del glucosio e dei lipidi, infatti il propionato può attivare la gluconeogenesi, mentre l’acetato e il butirrato la lipogenesi;
  • modulano il sistema immunitario e la risposta infiammatoria, poiché stimolano la produzione di citochine (ad esempio l’IL-18, è una interleuchina coinvolta nel mantenimento, nella riparazione e nell’integrità del tessuto epiteliale);
  • regolano epigeneticamente l’espressione genica, attraverso l’inibizione dell’istone deacetilasi, da parte del butirrato e del propinato;
  • influenzano le funzioni fisiologiche, cognitive e comportamentali del cervello attraverso l’asse intestino cervello (gut microbiota-brain axis) e lo sviluppo di alcune patologie psichiatriche, come ad esempio la depressione, essendo in grado di condizionare l’espressione genica dell’ippocampo.

Sebbene il meccanismo di comunicazione tra il microbiota e il cervello non sia stato ancora  pienamente compreso e chiarito, si può affermare che questi batteri intestinali esercitano la loro azione sul cervello, attraverso molteplici vie come quella diretta del sistema nervoso (SN) e vie indirette come quelle del sistema endocrino (SE), del sistema immunitario (SI) e del sistema metabolico (SM).

Nell’SN gli scambi di informazione si realizzano grazie alla bidirezionalità di due vie anatomiche rappresentate da intestino- sistema nervoso autonomo (SNA) e nervo vago nel midollo spinale e da sistema nervoso enterico (SNE) nell’intestino-SNA e nervo vago nel midollo spinale.

Questa diretta comunicazione contribuisce allo stimolo di neuroni efferenti dell’SNE da parte dei batteri intestinali e il segnale vagale può stimolare la risposta antiinfiammatoria.

Nell’SE il microbiota contribuisce, invece, alla maturazione e alla regolazione dell’asse neuroendocrino- HPA (hypothalamic-pituitary-adrenal), influenzando circuiti neurali e comportamenti in risposta allo stress: ma allo stesso tempo quest’ultimo può essere causa di modifiche nella composizione stessa del microbioma, portando ad esempio, alla riduzione dei Bacteroides nel cieco e a un aumento dei Clostridi.

Lo sviluppo del sistema immunitario è strettamente connesso all’equilibrio della comunità batterica intestinale, come si evince dallo studio di topi GF (germ free) nei quali l’attività immunitaria viene stimolata grazie alla sola presenza di “batteri amici”. 

A livello metabolico, il microbiota gastrointestinale è coinvolto nella sintesi de novo di vitamine essenziali, che l’ospite è incapace di produrre, come la vitamina B12 (grazie ai Lactobacilli), la vitamina B9 (grazie ai Bifidobatteri), la vitamina K, la riboflavina, la biotina, l’acido nicotinico, l’acido pantotenico, la piridossina e la tiamina.

Queste funzioni rendono la flora microbica intestinale fondamentale per lo svolgimento di funzioni chiave per il mantenimento dell’omeostasi e quindi della salute dell’uomo: ma, nel momento in cui tale equilibrio viene minacciato da uno stile di vita non opportuno (dieta squilibrata, fumo alcool, sedentarietà) da terapie farmacologiche, da stress o da patologie, si passa da una condizione di eubiosi alla disbiosi.

La disbiosi, che letteralmente indica un’alterazione della composizione e della funzionalità del microbioma, può presentarsi in diverse forme, dovute prevalentemente a:

  • eccesso di Enterobacteriaceae, che possono diventare potenzialmente patogene se proliferano in modo elevato; 
  • riduzione di batteri commensali, come il Lactobacillus reuteri;
  • riduzione della diversità batterica, spesso imputata ad una scorretta alimentazione, disordini metabolici e infiammazione cronica.

Nella pratica dietetica quotidiana, la risoluzione della disbiosi prevede una doppia strategia:

  • impiego di una dieta povera di grassi saturi, poiché questi determinano una riduzione della produzione degli SCFA e alimenti raffinati, ma ricca in alimenti vegetali e integrali. Gli alimenti vegetali fornendo salicilati, auxine e polifenoli come curcumina, lignani contribuiscono alla varietà e composizione del microbioma, le fibre, invece, quella quota di polisaccaridi complessi necessari come substrato energetico per le fermentazioni intestinali;
  • integrazione di probiotici e prebiotici con lo scopo di ripristinare la corretta comunicazione tra l’ospite e il microbiota, ripristinando la corretta composizione dei differenti ceppi batterici.

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