IL MAGICO MONDO DEL MICROBIOTA Davide Serpe
INTERESSE CRESCENTE DAGLI ANNI 2000 (dal sito microbioma.it)
Paolo Landini. L’ALTRA PARTE DI NOI – IL MICROBIOMA UMANO. Istituto
Lombardo (Rend. Scienze) 147, 65-74 (2013)
INFLUENZA BILATERALE UOMOMICROBIOTA • L’intestino è a tutti gli effetti il secondo cervello (oltre 500 milioni di neuroni), esiste una vera e propria asse intestino-cervello • Importanza delle emozioni • Nell’intestino vive oltre 1 kg di batteri, miceti, virus che colonizzano il bambino alla nascita e non ci abbandonano mai più («core») • Se possibile parto naturale e allattamento al seno per i primi mesi 6-7 mesi di vita; non far crescere il bambino in una cappa di vetro
DEFINIZIONI FONDAMENTALI • Microbiota: l’insieme di tutti i batteri, virus, miceti che sono presenti sul e dentro il nostro corpo; è un numero enorme, parliamo di trilioni di microrganismi (un rapporto vicino a 10:1 rispetto al totale delle nostre cellule). Agisce anche come organo endocrino • PROBIOTICO: sono microrganismi (soprattutto batteri) viventi e attivi, contenuti in determinati alimenti o integratori ed in numero sufficiente per esercitare un effetto positivo sulla salute dell’organismo, rafforzando in particolare l'ecosistema intestinale; prima di assumere un probiotico (e sempre sotto indicazione medica), contenuto in un alimento, è importante conoscere il nome completo del ceppo di appartenenza, la quantità di probiotici vivi contenuti nel prodotto e le adeguate condizioni di conservazione. Assunti sempre e solo a stomaco vuoto, per 3-4 settimane e in un quantitativo di almeno un miliardo di batteri al giorno.
FATTORI DI VARIAZIONE DEL MICROBIOTA • Età, genere, dieta, condizioni ambientali e fattori genetici. Quando si arriva ad alterare in maniera marcata il «core» del microbiota si può parlare di disbiosi, come nel caso di una terapia antibiotica aggressiva; • Disbiosi e malattia: causa o effetto? I recenti studi hanno mostrato una correlazione tra disbiosi e una serie di malattie, le quali fino a qualche anno fa non erano mai state associate a microrganismi (obesità, aterosclerosi e altre patologie cv, morbo di Crohn, artrite reumatoide e altre patologie autoimmuni e persino malattie neurodegenerative e complesse sindromi quali l’autismo). Il microbiota influenza anche carattere e personalità
FATTORI DI VARIAZIONE DEL MICROBIOTA • Recenti scoperte suggeriscono che la composizione del microbiota intestinale è influenzata anche da cambiamenti dietetici nel breve termine (David LA , Maurice CF, Carmody RN, Gootenberg DB , Button JE , Wolfe BE , Ling AV , Devlin AS, Varm a Y, Fischbach MA, Biddinger SB, Dutton RJ, Turnbaugh PJ. Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome. Nature 2014; 505: 559-563.)
• Motivo per il quale l’interesse scientifico, in questi anni, si è sempre più spostato verso i fattori nutrizionali che possono indurre cambiamenti significativi nel microbiota intestinale umano. La dieta ha una forte influenza sul microbiota intestinale (Claess on MJ et al. Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly. Nature 2012; 488: 178-184.)
(Brown K, DeCoffe D, Molcan E, Gibson DL . Dietinduced dysbiosis of the intestinal microbiota and the effects on immunity and disease. Nutrients 2012; 4: 10951119.)
MICROBIOTI A CONFRONTO NEL MONDO… • In uno studio italiano è stato correlato il microbiota di bambini italiani con quelli del Burkina Faso, con evidenti divergenze dovute ad un’alimentazione notevolmente differente (De Filippo C e al. Impact of diet in shaping gut microbiota revealed by a comparative study in children from Europe and rural Africa. Proc Natl Acad Sci U S A 2010; 107: 14691-14696.)
• Una dieta ricca di fibre sembra essere correlata positivamente per qualità e quantità del microbiota, mentre la classica dieta occidentale (zuccheri semplici, carne rossa, poche fibre, alta in grassi) crea un microbiota con un numero maggiore di bacteroides phyla e ruminoccus (Hold GL. Western lifestyle: a ‘master’ manipulator of the intestinal microbiota? Gut 2014; 63:56.) (Mukhpadhya e al. IBDwhat role do Proteobacteria play? Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2012; 9: 219230.)
DIFFERENZE TRA CARNIVORI E VEGETARIANI • Le fibre esercitano una forte influenza sul microbiota intestinale e sul suo metabolismo fermentativo; i carboidrati complessi (soprattutto fibre) aumentano i livelli di batteri benefici come i bifidobatteri (ceppi appartenenti ai b. li troviamo spesso come componente probiotica negli integratori alimentari) • Anche oligosaccaridi come fruttani e inulina (fruttoligossaaridi, FOS) e galattoligossacaridi (GOS) sono in grado di indurre modifiche positive nel microbiota. Inulina e FOS promuovono la crescita dei bifidobatteri e lattobacilli, i fruttani riducono concentrazione di Clostridium e inoltre producono butirrato, acido grasso a corta catena molto importante per la salute generale. OK polifenoli • Un consumo regolare di carne rossa è responsabile di una maggiore concentrazione di bacteroides;
DIETA E MICROBIOTA • È interessante notare che una dieta ricca in grassi genera disbiosi, portando a una significativa riduzione di Roseburia (Neyrinck AM e al. Prebiotic effects of wheat arabinoxylan related to the increase in bifidobacteria, Roseburia and Bacteroides/Prevotella in dietinduced obese mice. PLoS One 2011; 6: e20944.)
• E’ stato ampiamente studiato che la dieta ha effetti sul microbiota e sull’infiammazione sia locale che sistemica, e va sempre ricordato il ruolo fondamentale che gioca la barriera intestinale nella regolazione del sistema immunitario; • Il microbiota può alterare la funzione e il sistema di feedback delle cellule immunitarie attraverso la regolazione dell’immunità sistemica e della mucosa (Jeffery IB e al. Dietmicrobiota interactions and their implications for healthy living. Nutrients 2013; 5: 234252.).
DIETA E MICROBIOTA • Nei vegetariani, l’alto contenuto di fibre dietetiche si correla con un aumento degli acidi grassi a corta catena (acetato, propionato e butirrato) sintetizzati dalla flora batterica, i quali giocano un ruolo importante nella determinazione del ph intestinale, riducendolo. Questo processo ha un effetto «selettivo» e positivo sulla popolazione microbica con riduzione di Bacteroides e aumento dei batteri gram positivi che producono butirrato (Duncan SH e al. The role of pH in determining the species composition of the human colonic microbiota. Environ Microbiol 2009; 11: 21122122.)
• La dieta occidentale (western diet) considerata causa di disbiosi, infiammazione locale e aumento permeabilità intestinale (Hold GL. Western lifestyle: a ‘master’ manipulator of the intestinal microbiota? Gut 2014; 63:56.)
DIETA E INFIAMMAZIONE • È noto che alcuni tipi di flora batterica intestinale possano promuovere l’infiammazione ma l’esatto meccanismo non è ancora del tutto compreso • Quello che sappiamo è che la dieta influisce molto sulla composizione del microbiota, il quale si adatta a ciò che mangiamo; ne è un chiaro esempio l’adattamento metabolico ad una dieta ricca di grassi, il quale si associa ad una modificazione delle specie microbiche presenti livello intestinale con proliferazione di batteri gram negativi con aumento del LPS ( Kim KA e al. High fat dietinduced gut microbiota exacerbates inflammation and obesity in mice via the TLR4 signaling pathway. PLoS One 2012; 7: e47713.)
DIETA E INFIAMMAZIONE • In modelli murini, alti consumi di grassi hanno aumentato l’incidenza di flogosi del colon, forse causati da secrezione abbondante di acidi biliari con di patobionti; una dieta ricca in grassi provoca anche nell’uomo infiammazione di basso grado nell’intestino (Cani PD e al. Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance. Diabetes 2007; 56: 17611772.)
• Da uno studio di Pendyala e al. (A highfat diet is associated with endotoxemia that originates from the gut. Gastroenterology 2012; 142: 11001101.) è stato osservato che un solo mese di «western diet» contribuisce ad innalzare il livello di LPS; • Inoltre è associata una maggiore permeabilità intestinale con di bifidobatteri, noti per i livelli di LPS e migliorare la funzionalità della membrana intestinale
CONSEGUENZE DELLE «WESTERN DIET» SULLA PERMEABILITA’ INTESTINALE
• ENDOTOSSIEMIA: Il microbiota, inoltre, gioca un ruolo cruciale sulla permeabilità intestinale, in quanto se alterato porta alla distruzione delle proteine che formano le giunzioni strette: ne consegue che il canale alimentare non riesce più a svolgere in maniera ottimale la sua funzione di barriera contro il mondo esterno, assorbendo anche sostanze nocive. Il microbiota è coinvolto anche nell’endotossiemia metabolica, ovvero l’aumento di livelli plasmatici di lipopolisaccaride derivato dal microbiota intestinale (LPS). Quest’ultimo è un componente della parete di alcuni batteri e rappresenta uno stimolo pro-infiammatorio: l’aumento della permeabilità intestinale comporta un suo aumento nel sangue, evento che a sua volta attiva una risposta infiammatoria sistemica.
MICROBIOTA ED ESERCIZIO FISICO
MICROBIOTA ED ESERCIZIO FISICO • Migliora il transito intestinale • Modifica in positivo il profilo degli acidi biliari • Induce la produzione di SCFA tramite attivazione AMPK • Modula la via di segnalazione dei recettori toll-like receptor • Influisce sul numero dei linfociti B e T CD4+ • Riduce la risposta delle proteine dello shock termico, prevenendo la rottura delle proteine delle giunzioni stretti a livello della membrana intestinale, con tutte le conseguenze negative che ne comporta • Pertanto rappresenta uno stress ormonale per l’intestino che stimola adattamenti benefici e ne migliora nel lungo termine la resilienza della barriera
MICROBIOTA ED ESERCIZIO FISICO • Le specie microbiche promosse dall’esercizio fisico, soprattutto in età giovanile, favoriscono uno sviluppo ottimale delle funzioni cerebrali • In uno studio è stato visto che le donne praticanti esercizio fisico 3 ore la settimana, avevano una concentrazione di batteri produttori di butirrato maggiore rispetto alla controparte sedentaria (Bressa, C. e al. Dierences in gut microbiota profile between women with active lifestyle and sedentary women. PLoS ONE 2017, 12, e0171352.)
• Attenzione ad un’intensità di allenamento non corrispondente con le capacità del soggetto, la quale si può associare a ROS prodotte anche da alcune specie batteriche del microbiota. Il rilascio di ormoni dello stress può aumentare la permeabilità intestinale
MESSAGGIO DA PORTARE A CASA
MESSAGGIO DA PORTARE A CASA • Il microbiota rappresenta circa l’80% del nostro sistema immunitario • L’importanza fondamentale dei primi anni di vita (allattamento ed eccessiva sanificazione) • Dieta e esercizio fisico come strategie preventive e curative fondamentali • L’ambiente negativo genera un microbiota disfunzionante • Mente-corpo e corpo-mente…unità inscindibile! • Siamo solo all’inizio di un universo immenso…una vera e propria rivoluzione
GRAZIE E AL PROSSIMO APPUNTAMENTO
SITI CONSIGLIATI • Morbo di crohn • Colite ulcerosa • Celiachia • Una ischemia intestinale • L’inizio di un malassorbimento intestinale • Un infarto dell’intestino • Una gastrite cronica, una esofagite • Insufficienza renale ha immediatamente una gastrite uremica; una persona con scompenso cardiaco ha ristagno di sangue nell’intestino. Broncopneupatia cronica ostruttiva