Che cosa è il microbiota?
Il microbiota (Fig. 1) è l’insieme dei miliardi di microrganismi (soprattutto batteri) che popolano il nostro intestino. La loro presenza in questo distretto dell’organismo è dovuta ai differenti ruoli che svolgono: sono importanti per il metabolismo e la nutrizione, ma anche per la protezione. Questi microrganismi, infatti, non solo stimolano la risposta immunitaria, ma producono anche il muco, che funge da barriera tra i microrganismi e le cellule dell’intestino.
Per queste ragioni il microbiota umano è coinvolto in molti processi fisiologici, ma talvolta anche in processi patologici.
Generalmente si tratta di un rapporto di simbiosi in cui il nostro organismo produce delle sostanze che sono molto utilizzate dai batteri del microbiota per la sopravvivenza e, dall’altro lato, il microbiota risponde utilizzando queste sostanze in maniera tale da dare un vantaggio all’organismo che li ospita.
Microbiota ed esercizio fisico
Numerosi studi precedenti avevano messo in evidenza come, all’interno del microbiota, ci potessero essere batteri capaci di dare un vantaggio agli sportivi durante le gare, favorendo una miglior performance.
Inoltre, un microbiota sano e un esercizio fisico costante sembrano essere fattori protettivi per patologie cardiovascolari o patologie croniche, come il diabete. Non solo sembrano anche favorire la longevità.
Di questo ne avevamo già parlato in un articolo precedente (link nella sitografia).
Evidenze recenti
Il microbiota sembra favorire una migliore performance da parte degli atleti, ma a cosa è dovuto questo?
La risposta arriva dal gruppo di ricercatori della Harvard Medical School in collaborazione con il laboratorio del Joslin Diabetes Center, che hanno analizzato campioni di feci provenienti da 15 atleti che hanno partecipato alla Boston Marathon del 2015. I ricercatori hanno analizzato per una settimana le feci di questi soggetti sia prima che dopo la maratona e hanno comparato i risultati con le feci di soggetti con una vita più sedentaria.
Il risultato è stata una differenza nel microbiota, che riguardava, però, in maniera significativa, batteri appartenenti al genere Veillonella (Fig. 2). La quantità di batteri appartenenti a questa specie, infatti, è risultata aumentata nel campione di feci prelevato post-maratona rispetto al campione di feci pre-maratona e a quello dei soggetti sedentari (dove la differenza era molto maggiore).
Di che batteri si tratta?
I batteri, appartenenti al genere Veillonella, sono dei batteri Gram negativi, anaerobi. Costituiscono la normale flora batterica del cavo orale e tratto gastrointestinale. Essendo anaerobi, per la sopravvivenza usano esclusivamente il carbonio proveniente dall’acido lattico e dai suoi metaboliti (in particolare il propionato, un acido grasso a catena corta). Ciò che è stato riscontrato è che questi batteri rappresentano un caso unico nel nostro microbiota.
Come ben noto, l’acido lattico si produce e accumula nei muscoli durante un esercizio fisico faticoso, in mancanza di ossigeno. Da questo è derivata l’ipotesi, proposta dai ricercatori, secondo cui il miglioramento delle performance degli atleti fosse dovuto alla rimozione dell’acido lattico da parte di questi batteri.
Lo studio
Per validare l’ipotesi circa il ruolo di Veillonella nel microbiota, sono stati condotti degli studi utilizzando dei topi. In un primo momento, è stato iniettato il lattato radiomarcato nelle vene della coda di topi trattati con una specie di Veillonella (V. atypica). Si è visto che, in poco tempo, il lattato è riuscito a raggiungere il lume intestinale, rendendosi disponibile per questi batteri, che ovviamente lo hanno utilizzato. Questo risultato ha spinto i ricercatori a chiedersi se fosse l’accumulo di lattato a provocare l’affaticamento durante un esercizio fisico. In realtà ci sono degli studi, condotti da fisiologi che si occupano di valutare i meccanismi che si attivano durante un esercizio fisico, che non ritengono le due cose correlate. Da ciò è derivata la volontà dei ricercatori di cercare di capire i meccanismi alla base dell’azione di questo batterio.
Analisi metagenomica
Questo ha portato a condurre un’analisi metagenomica, cioè un tipo di studio che si avvale di moderne tecniche genomiche per andare a studiare le comunità microbiche nell’ambiente naturale in cui vivono. Si basa essenzialmente sul sequenziamento del genoma.
Questa analisi è stata condotta su atleti con performance molto buone in differenti discipline in cui si sono valutati i meccanismi attivati dal metabolismo dell’acido lattico. L’analisi ha evidenziato come in questi soggetti ci fosse un’espressione genica differente tra il periodo pre-esercizio fisico e post-esercizio fisico, in quei geni codificanti per enzimi coinvolti nel metabolismo dell’acido lattico: in particolare, la quantità di questi enzimi era maggiore subito dopo l’esercizio fisico. In particolare, gli enzimi presenti in misura maggiore erano quelli coinvolti nel metabolismo dell’acido lattico in propionato.
Questa non è del tutto una sorpresa: già studi passati avevano evidenziato l’importanza del propionato nell’aumentare la frequenza cardiaca e il tasso massimo di consumo di ossigeno nei topi, nonché l’aumento del dispendio energetico in stato di riposo e l’ossidazione dei lipidi negli esseri umani a digiuno.
Questo a portato a formulare una nuova ipotesi: è la produzione di propionato e non la rimozione di lattato dall’organismo a garantire una migliore prestazione.
Per testare questa ipotesi, i ricercatori hanno studiato la capacità di esercizio di topi a cui era stato somministrato il propionato per via intrarettale. In questo caso, si è preferita questa via di somministrazione perché l’assorbimento del colon permette al propionato di raggiungere più facilmente la via sistemica (circolazione sanguigna).
Risultato
Gli esperimenti hanno confermato che, rispetto ai topi controllo, gli animali, a cui era stato somministrato il propionato, erano in grado di correre sul tapis roulant più a lungo e il miglioramentoi dell’esercizio era simile a quello di topi trattati con V. atypica somministrata per via orale.
Questo ha portato quindi a pensare che, essendo gli atleti sottoposti ad alte concentrazioni di lattato, portino il microbiota a dare un vantaggio evolutivo alla colonizzazione da parte di questi batteri.
Probabilmente questa scoperta è un’ulteriore prova della simbiosi che esiste tra batteri e esseri umani e in futuro si potrebbero trattare soggetti con differenti patologie con integratori contenenti Veillonella per favorire l’esercizio fisico.
Restano però ancora dei dubbi: uno dei quali è perché proprio questi batteri e non altri che metabolizzano il lattato?
Emanuela Pasculli
Fonti
Genetic Engineering and Biotechnology News
