Cos’è il microbiota e perché è importante per la nostra salute

Da diverso tempo gli esperti in materia parlano di microbiota, soprattutto alla luce del suo grande potenziale nella cura di tumori e numerose malattie, ma cos’è il microbiota e perché è implicato in aspetti di una simile portata?

Agli albori del 1900 Ellie Metchnikoff si cimentò sul possibile uso terapeutico dei ceppi di Lactobacillus bulgaricus – oggi largamente impiegati nella produzione dello yogurt per le loro proprietà – fornendo un trampolino di lancio per l’utilizzo dei microrganismi per la cura e il benessere dell’organismo. Un secolo dopo, Joshua Lederberg che pose l’accento sul pericolo della resistenza batterica, coniò il termine “microbioma” per riferirsi alla totalità dei geni dei microrganismi che popolano il nostro intestino.

La storia della scoperta che ha rivoluzionato il mondo della medicina

Agli inizi del 1900, in Inghilterra era consuetudine eseguire colectomie per rimuovere il colon, potenziale serbatoio di tossine con il rischio elevato di diffondersi in tutto il corpo. Metchnikoff, premio Nobel per l’immunologia cellulare, si cimentò sulla possibilità di introdurre, per via esogena, ceppi di Lactobacillus bulgaricus, che però faticavano a sopravvivere nel colon. Nello stesso periodo Leo Rettger, batteriologo della Yale University, puntò su Lactobacillus acidophilus sia attraverso la somministrazione diretta, sia alterando la somministrazione di carboidrati, quindi anticipando il concetto di prebiotico. Grazie al lavoro di scienziati del calibro di Metchnikoff e Rettger, i ricercatori si sono sempre più concentrati sulla relazione tra l’ospite e la sua flora.

Il periodo d’oro della terapia con Lactobacillus conobbe la sua fine con l’avvento dei sulfamidici e poi degli antibiotici che, si scoprì verso gli anni ’50, impattano negativamente sulla salute degli esseri umani. Infatti, negli anni ’90 il fenomeno della resistenza agli antibiotici conobbe attenzione pubblica grazie al lavoro di microbiologi, come Lederberg, che iniziarono a mettere in allerta sulle infezioni emergenti da Clostridium difficile, Campylobacter, Escherichia Coli O157 e così via. Questo è stato, ancora una volta, uno stimolo ulteriore per pensare a soluzioni alternative alla farmacologia tradizionale e per capire anche cos’è questo microbiota di cui tanto si parla. Nacque così il concetto di “probiotico”, organismo che apporta benefici alla flora intestinale e stimola il sistema immunitario, riducendo l’incidenza di diarrea infantile ed eczema atopico.

Cos’è il microbiota?

Il microbiota è l’insieme dei microrganismi – batteri, lieviti, parassiti e virus – residenti nel nostro intestino che svolgono molteplici funzioni volte a preservare l’omeostasi dell’organismo e a proteggerlo dalle infezioni. Si sviluppa sin dalla nascita e prosegue all’incirca fino al terzo anno di vita.

È importante non confondere i termini “microbiota” e “microbioma”, spesso usati come sinonimi, seppure entrambi coinvolgano il nostro ambiente intestinale. Il microbioma – termine coniato nel 2001 da Lederberg – costituisce l’intero patrimonio genetico del microbiota che, tra l’altro, codifica per alcune molecole che il corpo non riesce a produrre da solo. La nostra componente genetica deriva per il 99% dai batteri, questo ci fa immaginare quanto siano importanti per l’organismo e il loro ruolo nel determinare o meno il successo della terapia per molte patologie.

Quando le comunità microbiche sono in equilibrio (eubiosi) concorrono per buona parte alla funzionalità del nostro sistema immunitario. Un eccessivo utilizzo di FANS (ketoprofene, ibuprofene, ecc.) e antibiotici o la presenza di ceppi patogeni possono minare questo equilibrio (disbiosi), portando alla comparsa di malattie intestinali, cardiovascolari, senili (Alzheimer, Parkinson), tumori, diabete e obesità, allergie, dermatite o addirittura a malattie sistemiche. La presenza di patologie che colpiscono il sistema nervoso ha fatto maturare l’ipotesi dell’esistenza di un legame tra cervello e intestino. Lo stesso Metchnikoff sosteneva che alcuni batteri, oltre a influenzare l’omeostasi dell’ambiente intestinale, determinano (o meno) il declino dello stato di salute e del livello cognitivo. Il funzionamento della flora intestinale e la salute dell’ospite si condizionano in modo reciproco.

Le funzioni

La nostra flora intestinale supporta molteplici funzioni umane quindi, quando spieghiamo che cos’è il microbiota, non possiamo non citare gli innumerevoli aspetti regolatori che lo riguardano:

• Funzioni di tipo metabolico. Bacteroidetes, Bifidobacteria, Roseburia, Fecalibacterium ed Enterobacteria digeriscono i carboidrati complessi, sintetizzando gli acidi grassi a catena corta (butirrato, propionato e acetato); i ceppi di Akkermansia muciniphila producono proteine ​​coinvolte nel trasporto e nel metabolismo dei carboidrati e degli amminoacidi; i batteri del genere Bacteroides thetaiotaomicron aumentano regolano l’espressione di una colipasi richiesta dalla lipasi pancreatica per la digestione dei lipidi.
• Immunomodulazione grazie alla presenza di cellule e tessuti coinvolti nel funzionamento del sistema immunitario: tessuti linfoidi associati all’intestino (GALT), cellule T effettrici (T CD8+) e regolatorie (T CD4+), cellule B che producono anticorpi come le IgA, cellule linfoidi innate, macrofagi residenti e cellule dendritiche. A questi si aggiunge la sintesi di sostanze, come l’acido lattico (ad opera di Lactobacillus) o l’acido linoleico coniugato (CLA), dotate di proprietà antimicrobiche e immunomodulatorie.
• Regolazione dello stato psicologico e dell’umore per via dell’influenza sull’asse ipotalamo-ipofisi-surrene e sul sistema serotoninergico.
• Prevenzione o agevolazione – a seconda delle specie dominanti – dello sviluppo e/o del decorso del cancro. Faecalibacterium, Bifidobacterium e Ruminococcaceae possono migliorare la risposta agli inibitori dei checkpoint immunitari mentre, nei pazienti con melanoma, un aumento di Bacteroidetes si associa a una riduzione del tasso di risposta. La prevalenza di Akkermansia muciniphila, sia nei pazienti con tumore del polmone non a piccole cellule (NSCLC) sia in quelli affetti dal carcinoma a cellule renali (RCC), trattati con immunoterapia a base di anti-PD-1, è stata correlata al successo della terapia.

Qual è la composizione del microbiota e da cos’è influenzata?

La composizione del microbiota non è un concetto statico, data la sua continua evoluzione e la presenza di numerosi fattori che rendono impossibile definire un modello microbico “universale”. Il microbiota differisce da persona a persona perché, oltre all’unicità del patrimonio genetico che lo caratterizza, vi sono altri fattori a determinare la prevalenza di determinate specie piuttosto che di altre – età, malattie di varia natura, dieta e stato di salute dell’ospite. In generale è stato osservato che i phyla principali di un intestino sano sono Firmicutes, Bacteroides – circa il 90% del totale – Proteobacteria, Actinobacteria e Ruminococcus. Il rapporto Firmicutes-Bacteroides è un importante marker della disbiosi e delle malattie sopra citate che ne derivano. Il suo valore, favorevole nei centenari, potrebbe spiegarne la longevità.

La composizione viene manipolata sin dal parto

Il microbiota dei nati con parto naturale – e allattati al seno – si presenta ricco di Bifidobacteria e ha una maggiore eterogeneità rispetto ai nati con cesareo, perché entrano il contatto con i batteri della flora vaginale e fecale della madre. Nei bambini alimentati con latte artificiale predominano invece, in misura maggiore, Escherichia coli, Clostridium difficile, Bacteroides fragilis e Lactobacilli. L’invecchiamento – e malattie come le IBD – possono alterare questo equilibrio, con una minore diversità e una prevalenza di Escherichia coli e Bacteroidetes e un rapporto Firmicutes-Bacteroidetes alterato (prevalenza di Bacteroidetes e carenza di Firmicutes).

Spiegare cos’è il microbiota attraverso la dieta

L’intestino è l’organo interno più esposto al contatto con l’ambiente esterno, quindi quale migliore porta di ingresso per i patogeni come virus e batteri?

Proprio per questo, la qualità e la qualità di cibo che introduciamo nel nostro apparato gastrointestinale ne condiziona la funzionalità. Uno studio sostiene la forte correlazione tra diete a lungo termine – con proteine e grassi animali – con gli enterotipi caratterizzati da alti livelli di Bacteroidetes e Prevotella. Le differenze dovute ad abitudini alimentari divergenti si evidenziano nel confronto del microbiota dei bambini europei – che seguono una dieta ricca di proteine ​​animali, zucchero, amido, grassi e povera di fibre – con quello dei bambini del Burkina Faso – che assumono soprattutto carboidrati, fibre e proteine ​​non animali. Il microbioma europeo – come quello dei bambini malnutriti – è invece popolato soprattutto da Firmicutes e Proteobacteria, questi ultimi potenzialmente patogeni, mentre Actinobacteria e Bacteroidetes risultano tipici dei bambini africani.

Conclusioni

Ad oggi sono ancora molte le ricerche in atto che si pongono l’obiettivo di spiegare ai più cos’è il microbiota e il suo ruolo nel regolare molti aspetti della nostra salute. Si spera che molte delle scoperte potranno essere tradotte, in futuro, in applicazioni cliniche, dando nel concreto un aiuto alternativo alla farmacologia tradizionale.

Fonti:

• Scott H Podolsky, Metchnikoff and the microbiome, The Lancet, Volume 380, Issue 9856, 2012, Pages 1810-1811, ISSN 0140-6736, https://doi.org/10.1016/S0140-6736(12)62018-2
• Ottman N, Smidt H, de Vos WM, Belzer C. The function of our microbiota: who is out there and what do they do?, Front Cell Infect Microbiol. 2012 Aug 9;2:104. doi: 10.3389/fcimb.2012.00104. PMID: 22919693; PMCID: PMC3417542.
• Jandhyala SM, Talukdar R, Subramanyam C, Vuyyuru H, Sasikala M, Nageshwar Reddy D. Role of the normal gut microbiota. World J Gastroenterol. 2015 Aug 7;21(29):8787-803. doi: 10.3748/wjg.v21.i29.8787. PMID: 26269668; PMCID: PMC4528021.
• https://microbioma.it/gastroenterologia/microbiota-intestinale-cose-come-composto-che-ruolo-svolge/
• http://microbioma.it/gastroenterologia/microbiota-e-microbioma-quale-differenza/?utm_source=website&utm_medium=article&utm_content=cornerstone
• https://www.airc.it/cancro/informazioni-tumori/lo-sai-che/lo-sai-che-il-microbiota-intestinale-puo-influenzare-lesito-delle-terapie

Crediti immagini:

• Immagine in evidenza – https://stock.adobe.com/it/search?k=batteri+intestino&search_type=usertyped&asset_id=182681986
• Figura 1– https://www.stoccolmaaroma.it/joshua-lederberg-luomo-dei-batteri/
• Figura – https://www.lescienze.it/news/2018/05/25/news/cancro_fegato_batteri_intestino_antibiotici-3995508/
• Figura – https://pixabay.com/it/photos/stomaco-salute-dieta-dolce-3532098/
• Figura – https://www.centrocolombo.it/l-asse-intestino-cervello/