Microbiota ubiquitario: il ruolo già noto dei microrganismi e nuovi studi

La grandezza del microbiota

Circa 1,5 kg: non è un malfunzionamento della bilancia e neppure colpa delle patatine fritte mangiate venerdì scorso ma il peso dei microrganismi che, più o meno silentemente, hanno fatto del nostro corpo la loro casa. Una casa bella grande che ospita dalle 500 alle 10.000.000 specie di microrganismi in base alle condizioni presenti nei vari distretti anatomici. Storicamente i batteri sono stati scoperti e studiati come agenti patogeni, responsabili di diverse malattie ma è importante ricordare che la maggior parte dei microrganismi instaura con l’ospite relazioni benefiche.

i batteri che abitano il corpo umano vanno a costituire il "microbiota umano" — *Figura 1 – i batteri che abitano il corpo umano vanno a costituire il “microbiota umano”*

Cos’è il microbiota?

L’insieme dei microrganismi presenti in un dato ambiente prende il nome di “microbiota”; quando l’habitat è, nello specifico, il corpo umano, allora si parla di “microbiota umano”. Diverso è invece il microbioma, definito come l’intero patrimonio genetico del microbiota. Grazie alle analisi genomiche si è potuto stabilire che il numero di geni batterici è ben 150 volte maggiore del numero di geni umani e che questi contribuiscono al corretto funzionamento del nostro organismo.

Il microbiota è presente fin dalla nascita e viene acquisito dal bambino nel passaggio per il canale vaginale e attraverso l’allattamento, momento essenziale in cui deve essere garantita al neonato una corretta immunità. Non si escludono neppure ipotesi per le quali una colonizzazione batterica possa essere presente già nella vita intrauterina. In ogni caso, generalmente, il microbiota del neonato si stabilizza dopo il primo mese di vita.

Il microbiota del tratto gastrointestinale

Iltratto gastrointestinaleè senza dubbio il comparto che contiene la più grande variabilità microbica ed è costituito principalmente dai phyla Bacteroidetes e Firmicutes. I fattori che influenzano la composizione e la diversità della flora intestinale sono numerosissimi tra i quali l’età e il sesso, lo stato di salute, l’assunzione o meno di farmaci, gli stili di vita e, in particolar modo, l’alimentazione. Consumare prevalentemente uno specifico cibo può, infatti, consentire lo sviluppo di una determinata specie batterica anziché un’altra.

Da ciò possiamo facilmente dedurre che il microbiota varia da persona a persona costituendo quindi una vera e propria carta d’identità. La composizione del microbiota, inoltre, può cambiare anche perché i microrganismi sono capaci di acquisire nuove informazioni genetiche grazie a fenomeni di trasferimento genico orizzontale (scambio di DNA fra batteri), che avvengono quando diversi batteri convivono nello stesso habitat e a stretto contatto.

Tale trasferimento genico può comportare l’acquisizione di geni per la virulenza, una maggiore resistenza agli antibiotici e l’adattamento a specifiche richieste nutritive e ambientali.

*Figura 2 – il microbiota intestinale è il più cospicuo*

Le funzioni del microbiota

Il microbiota ha molteplici e fondamentali funzioni. Esso ha innanzitutto funzione nutrizionale, facilitando la digestione e degradando sostanze xenobiotiche; ha una funzione protettiva fungendo da barriera fisica contro i patogeni e facilitando il mantenimento dell’omeostasi dell’epitelio intestinale; possiede una funzione immunoregolativa contribuendo al corretto sviluppo e regolazione del sistema immunitario e infine presenta funzione endocrina.

Il microbiota umano, infatti, produce e regola la sintesi di ormoni e neurotrasmettitori; ciò avviene perché esso non influenza solo i tessuti e gli organi con cui è a stretto contatto, bensì è anche in grado di esercitare un’azione sulle cellule del sistema nervoso producendo neurotrasmettitori come noradrenalina, serotonina, dopamina, acetilcolina e GABA con effetti locali e distali (si pensi per esempio alla tanto discussa asse cervello-intestino).

Le disbiosi

Da tutto ciò è facilmente deducibile quindi che le disbiosi, ovvero alterazioni del microbiota, determinano diverse condizioni patologiche, sia locali che sistemiche provocando talvolta patologie come diabete, obesità, sindrome del colon irritabile, colite pseudomembranosa, cancro del color-retto e disturbi immunitari come nel caso del morbo di Crohn e del morbo celiaco.

Nuovi studi sul cancro del colon-retto

Proprio il cancro del colon-retto, essendo il terzo tipo di tumore più comune e il quarto più mortale, è protagonista di numerosissimi studi effettuati per poter conoscere a fondo l’interazione tra patologie e microbiota.

Uno studio recente, apparso sulla rivista Nature Cancer, che ha visto la collaborazione di gruppi di ricerca del VIB-UGent Center for Inflammation Research e dell’Università di Gand, ha identificato la proteina ZEB2 come possibile causa di cancro del colon-retto. Tale proteina è essenziale perché riveste un ruolo importante nelle fasi precoci dello sviluppo fetale.

I ricercatori, effettuando esperimenti sui topi, hanno quindi dimostrato che l’espressione anormale di questa proteina nelle cellule epiteliali dell’intestino può indurre il cancro del colon-retto influendo sull’integrità della parete intestinale che funge da barriera per prevenire l’infiltrazione da parte dei microbi intestinali che potrebbero causare infiammazioni. Questa conoscenza ha implicazioni non soltanto conoscitive sullo sviluppo della patologia ma anche terapeutiche perché suggerisce che la manipolazione del microbiota può essere una strategia efficacie nella lotta contro questo tipo di cancro.

È dunque talvolta necessario e indispensabile ripristinare la popolazione batterica intestinale e numerose sono le tecniche utilizzate per riportare l’organismo all’eubiosi, ovvero allo stato di benessere. Tra queste tecniche spicca l’assunzione orale di probiotici e, nei casi più cronici, il trapianto fecale. Tale procedura consiste nel prelievo di un microbiota umano sano dalle feci e il suo trasferimento in un paziente affetto da colite pseudomembranosa e colite ulcerosa.

Gli altri distretti corporei abitati dai microrganismi

Nonostante il tratto gastro intestinale rappresenti il distretto anatomico più abitato dai microrganismi, non è il solo a essere interessato. Nello studio “Gut microbiota regulate motor deficits and neuroinflammation in a model of Parkinson’s desease”, condotto dal Professor Timothy Sampson ed effettuato su topi modello affetti da Parkinson, è stato osservato che, in assenza di metaboliti batterici, le cellule della microglia non reagiscono e la patologia è ridotta.

Invece, nello studio “Microbiota modulate behavioral and physiological abnormalities associated with neurodevelopmental disorders”, condotto dalla Professoressa Elaine Y. Hsiao e colleghi, si è notato che individui affetti da autismo presentano un’alta incidenza di infiammatory bowel disease IBD e disordini del tratto gastro intestinale. Il trattamento, in topi modello, con Bacteroidetes fragilis, ha mostrato una riduzione dell’infiammazione e un miglioramento nell’integrità della barriera epiteliale intestinale.

Il microbiota del tratto respiratorio

Ancora, un altro recente studio, condotto dal Professor Ilke De Boeck del Dipartimento di Ingegneria delle Bioscienze dell’Università di Anversa, ha messo in luce l’importanza di analizzare il microbiota del tratto respiratorio superiore umano che costituisce una barriera cruciale tra l’ambiente interno e quello aereo esterno. Sono state quindi analizzate le sequenze batteriche e si è riscontrata una maggiore abbondanza di Lattobacilli nelle persone sane a differenza dei pazienti affetti da rinosinusite cronica.

Le informazioni circa il ruolo dei microrganismi nel tratto respiratorio superiore umano sono ancora poche ma lo studio ha dimostrato che Lactobacillus casei AMBR2, isolato dal tratto respiratorio umano, avrebbe proprietà benefiche per la tolleranza allo stress ossidativo e potrebbe quindi essere usato come probiotico nei pazienti affetti da risosinusite cronica.

I batteri nei tumori umani e negli angiomi cavernosi

Fondamentale è quindi lo studio dei microrganismi sia in situazioni fisiologiche che patologiche. I batteri sono infatti ben noti residenti dei tumori umani e degli angiomi cavernosi e, a tal proposito, due studi piloti, recentemente effettuati, hanno mostrato l’importanza di identificare e comprendere il ruolo dei microrganismi nell’oncologia e nelle altre branche mediche.

Nel primo studio, il Professore Nejman, con il suo team, ha analizzato 1526 campioni tumorali e i rispettivi tessuti sani adiacenti. Sono stati presi in considerazione sette tipi di tumore tra cui melanoma, tumore al seno, ai polmoni, alle ovaie, al pancreas, alle ossa e al cervello scoprendo così che ogni tipo di tumore ha una specifica e distinta popolazione microbica e che il carcinoma mammario, in particolare, ha un microbiota particolarmente ricco e diversificato.

Nel secondo studio invece, condotto dal Professore Sean P. Polster dell’Università di Chicago, sono stati effettuati test sui ruoli dei batteri Gram-negativi negli angiomi cavernosi, anomalie vascolari che causano emorragia cerebrale. Lo studio ha suggerito, sulla base del sequenziamento del gene dell’rRNA 16S, potenziali differenze di microbiota tra soggetti non affetti da angiomi cavernosi e pazienti affetti. In particolar modo si è riscontrata, nei pazienti malati, una maggiore abbondanza del Gram-negativo Odoribacter splanchnicus e una diminuzione dei Gram-positivi Faecalibacterium prausnitzii e Bifidobacterium adolescentis.

Ancora una volta è quindi chiaramente apprezzabile l’uso e la conoscenza della microbiologia negli ambiti più disparati, una branca in continua evoluzione che non smette di sorprenderci.