Il ruolo degli Archaea nella salute umana

Esistono gli Archaea nel corpo umano?

Methanotrophica-Archaea — Figura 1: *Methanotrophica Archaea* [Fonte: sciencephotogallery.com]

Gli Archaea, o Archeobatteri, sono uno dei tre domini in cui si dividono gli esseri viventi, assieme ai procarioti e agli eucarioti. Questi organismi si differenziano dai batteri dal punto di vista biochimico e genetico. Le caratteristiche peculiari degli Archaea permettono loro di poter vivere e proliferare in ambienti estremi, come nel fango vulcanico, laghi salati, acque acide e alcaline.

Tuttavia, è stato recentemente scoperto che essi sono presenti anche nel corpo umano e, più precisamente, nell’intestino. L’esponente che più rappresenta questo regno nel nostro organismo è il Methanobrevibacter smithii, con una prevalenza del 95,7%. Appartenente alla classe dei Methanobacteria, possiede la capacità di ridurre anaerobicamente il diossido di carbonio in metano. Il ruolo di questo meccanismo all’apparenza semplice, ha dei risvolti molto interessanti per la salute umana. Da indicatore di disbiosi intestinale a modulatore della produzione di ATP, gli Archaea svolgono un ampio spettro di funzioni che nei successivi capitoli andremo a sviscerare.

Archaea e disbiosi intestinale

Methanobrevibacter-Smithii — Figura 2: *Methanobrevibacter Smithii* [Fonte: Pixels]

Con il termine disbiosi intestinale si intende uno squilibrio microbico della flora intestinale che può portare a diversi sintomi: gonfiore, cattiva digestione, meteorismo e dolori addominali. Solitamente questo avviene quando la componente microbica viene alterata e si presentano più microorganismi a discapito di altri. I metanobatteri sono degli Archaea che incidono sulla salute umana come unico gruppo a provocare la disbiosi intestinale. I principali responsabili sono Methanobrevibacter smithii, Methanobrevibacter stadtmanae e Methanobrevibacter luminyen. Questi archeobatteri sono produttori di metano e maggiore è il loro numero (solitamente sono l’1-2% della flora intestinale) maggiore è la quantità di metano prodotta. L’eccesso che ne deriva provoca disturbi nella motilità intestinale. Diversi studi hanno appurato come il metano sia un induttore della costipazione, proprio a causa dell’aumento delle contrazioni segmentali. Tuttavia è possibile regolare la presenza di questi Archaea grazie alla dieta.

Il ruolo degli Archaea nei meccanismi biochimici di difesa

In relazione al loro aumento nell’intestino, gli Archaea svolgono un ruolo importante anche per la salute umana. Difatti il metano prodotto da questi microorganismi ha un effetto antinfiammatorio e citoprotettore. Difatti sembra che la sua inalazione, a dosi controllate, riesca a ridurre significativamente i ROS. Inoltre è appurato come il metano possa attivare indirettamente anche il sistema Keap1-Nrf2. Esso è uno dei meccanismi di difesa più efficaci del nostro organismo, con più di 250 sintesi di enzimi antiossidanti. Il metano riesce ad attivare questo sistema in diverse maniere: degradando e alterando Keap1, che si trova legata all’enzima Nrf2 nel citoplasma e regolando la trascrizione di Nrf2 con un conseguente aumento dell’espressione di enzimi antiossidanti.

Gli Archaea sono anche potenti immunostimolanti. Soprattutto Methanosphera Stadmanae è capace di attivare il Toll-like recettore 8 (TLR-8), riuscendo così ad aumentare la risposta infiammatoria. Inoltre, gli Archaea sono in grado di attivare le cellule dendritiche e la secrezione del GLP-1, ormone incaricato di aumentare la produzione di insulina.

Archaea, possibili cause di malattie croniche?

Il ruolo degli Archaea nello sviluppo di malattie croniche risulta non essere ancora ben definito. Tuttavia sono stati trovati dei legami che correlino gli Archaea con patologie neurologiche, in particolar modo la sclerosi multipla. Infatti essi hanno la capacità di modulare l’espressione genica umana e di modificare la parte non codificante del DNA, attivando malattie autoimmuni come il Lupus Erimatoso Sistemico (LES), Artrite Reumatoide (AR) e appunto, la sclerosi multipla.

La stretta interconnessione tra sistema nervoso e Archaea nel microbiota intestinale è dovuta all’interazione che esiste tra cervello e microbiota intestinale. Difatti gli Archaea sono noti per l’attivazione cronica del sistema immunitario, il che conduce allo sviluppo di malattie infiammatorie autoimmuni. La regione colpita però non rimane confinata all’intestino e può arrivare a influenzare lo sviluppo, appunto, della sclerosi multipla. Alcuni ricercatori hanno confermato una maggior abbondanza di Methano Brevibacteriaceae e di produzione di metano da parte degli Archaea nei pazienti affetti da sclerosi multipla.

Regolazione della massa corporea

Esiste una correlazione anche tra Archaea e obesità e malnutrizione. Gli Archaea svolgono il ruolo fondamentale di aiutare la salute umana a smaltire l’H2 dall’intestino. Ciò favorisce una maggiore fermentazione dei polisaccaridi e la produzione di acidi grassi a catena corta. Questi ultimi infatti sono utili per il nostro organismo data la loro capacità antiinfiammatoria e di modulazione della parete intestinale. La conseguenza di ciò, è un aumento della disponibilità di calorie per l’ospite. In pazienti obesi sono stati rilevati elevati livelli di metanogeni, densità archeale nelle feci e Breath test del metano. Ciò può essere associato alla produzione di acidi grassi a catena corta che favoriscono la fermentazione e la lipogenesi. Inoltre la produzione di gas metano può provocare stitichezza, il che è causa di un peggiore assorbimento dei nutrienti. Tutti questi fattori assieme portano ad un aumento del peso del soggetto.

Oltretutto, numerosi studi hanno trovato dei collegamenti tra questi Archaea, in particolar modo M. smithii, e uno stato di malnutrizione. E’ stato evidenziato come in bambini con uno stato acuto di malnutrizione avessero una grave deplezione della popolazione di M. smithii. Questo può essere ricollegabile all’ossidazione dell’ambiente intestinale. Gli Archaea metanogenici, nonostante siano anaerobici, possono sopravvivere in ambiente aerobico (M. smithii produce metano in presenza di ossigeno) purché vi siano sufficienti antiossidanti. Uno squilibrio a questo livello causa uno scarso assorbimento di micronutrienti ed energia.

Correlazione tra Archaea e TMAO

La trimetilammina N-Ossido, detta anche TMAO, è una molecola prodotta dal nostro organismo a seguito dell’ossidazione della trimetilammina. La TMAO, quando si trova in concentrazioni troppo elevate, altera il metabolismo del colesterolo nel fegato, nell’intestino e nelle arterie. In questa maniera aumenta la deposizione di colesterolo e diminuisce il suo smaltimento da parte delle cellule periferiche, portando allo sviluppo di malattie cardiovascolari. Diversi studi hanno mostrato come gli Archaea, che nel microbiota producono metano a partire dalla trimetilammina, favoriscano una dei livelli di TMAO nel sangue. Si sta valutando quindi se fosse possibile effettuare dei trattamenti di malattie cardiovascolari causate da alti livelli di TMAO aumentando il livello di Archaea metanogenici dell’intestino. Inoltre si è notato come questi batteri abbiano degli effetti benefici in malattie croniche infiammatorie, come ad esempio la trimetilaminuria e anche la malattia renale cronica.

Conclusioni

La conoscenza e gli studi sugli Archaea nella salute umana si sono sviluppati in maniera esponenziale negli ultimi anni. Prima si considerava che fossero dei microorganismi in grado di vivere solo in ambienti inospitali e in condizioni estreme. Mentre ora sappiamo che non solo possono svilupparsi anche in ambienti temperati ma sono coinvolti anche in processi biologici fondamentali per la salute dell’uomo. Infatti, nel prossimo futuro, agire proprio sugli Archaea del microbiota intestinale potrebbe essere una nuova via terapeutica per malattie complicate come la malattia renale cronica e alcune malattie cardiovascolari. Il loro ruolo si è rivoluzionato con le nuove ricerche e ci sono tutti i presupposti affinché venga ulteriormente approfondito.