Il microbiota intestinale è costituito da più di 1500 specie, distribuite in più di 50 diversi phyla, tra cui quelli maggiormente rappresentati si trovano a livello del colon e sono costituiti da Bacteroidetes e Firmicutes, seguiti da Proteobacteria, Fusobacteria, Tenericutes, Actinobacteria e Verrucomicrobia. Questi, infatti, sono i phyla più dominanti e costituiscono fino al 90% della popolazione microbica totale negli esseri umani [1,2].
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Il microbiota intestinale svolge un ruolo significativo nel mantenimento della fisiologia e salute dell’intestino ma anche nel normale funzionamento dell’organismo che lo ospita. Ciò è possibile attraverso una serie di funzioni che esercita il microbiota stesso, tra cui:
- funzioni metaboliche;
- modulazione del sistema immunitario;
- sintesi delle vitamine [1].
Il microbiota, infatti, è responsabile della metabolizzazione di ciò che introduciamo con la nostra alimentazione nei cosiddetti componenti alimentari bioattivi: i batteri che popolano l’intestino, nello specifico Firmicutes e Bacteroidetes, metabolizzano carboidrati indigeribili come cellulosa, emicellulosa, amido resistente, pectina, oligosaccaridi e lignina, trasformandoli in acidi grassi a catena corta (SCFA) come acido acetico, propionico e butirrico [1] e che, come vedremo nei prossimi articoli, contribuiscono a mantenere in salute le il nostro intestino, riducendo l’incidenza di alcune patologie. Questi prodotti della fermentazione batterica fungono da fonte energetica per le cellule epiteliali intestinali e di conseguenza rafforzano la barriera mucosa intestinale, migliorando la funzione immunitaria e la resistenza ai patogeni [3]. Non solo: il microbiota esercita una funzione immunitaria contrastando lo sviluppo di batteri patogeni (un microbiota sano, infatti, impedisce la crescita di batteri nocivi), attraverso altri meccanismi più complessi e specifici.
Inoltre il microbiota in generale esibisce effetti benefici sull’organismo ospite, poiché svolge un ruolo essenziale nella sintesi di vitamine come biotina, tiamina, cobalamina, riboflavina, nicotina e acidi pantotenici, nonché vitamina B e K [4]. Tale funzione è svolta per lo più dai batteri lattici (lattobacilli) e dai bifidobatteri.
FATTORI CHE INFLUENZANO LA COMPOSIZIONE DEL MICROBIOTA
La composizione del microbiota intestinale è influenzata da diversi fattori tra cui l’età, la genetica, l’esercizio fisico, il fumo di sigaretta, l’utilizzo di antibiotici e, ultimo ma più importante, la dieta: per questo nell’episodio successivo analizzeremo quest’ultimo fattore più in dettaglio.
L’età dell’ospite influenza significativamente la composizione del microbiota. Il periodo più importante di insediamento e sviluppo del microbiota intestinale è il primo anno di età, in cui però abbiamo una diversità microbica limitata, caratterizzata per lo più dalla presenza di bifidobatteri, che aumenta nel tempo. Durante l’infanzia (2-5 anni), infatti, la composizione del microbiota intestinale diventa più stabile con più membri di Firmicutes e Bacteroidetes, compresi quelli capaci di produrre il butirrato [5]. È stato anche scoperto che il microbiota intestinale preadolescente (7-12 anni) possiede funzioni potenzialmente coinvolte nello sviluppo in corso, come la sintesi di folati e vitamina B12 [6]. Anche l’invecchiamento influisce in modo significativo sulla composizione e sulla funzione del microbiota anziano (> 65 anni). Nelle persone anziane, infatti, c’è una significativa riduzione dei Bifidobatteri e dei Bacteroides e conseguentemente una minor produzione di SCFA. Il motivo è da ricercare principalmente nei cambiamenti delle abitudini alimentari che avvengono con il processo di invecchiamento e che sono correlati a stili di vita e a cambiamenti fisiologici, tra cui un declino della dentatura e della funzione salivare, una diminuzione della digestione e dell’assorbimento dei nutrienti, nonché cambiamenti nell’appetito a causa di farmaci e stato psicologico. In generale, comunque, il microbiota anziano è stato caratterizzato da un declino della diversità microbica, un aumento dell’abbondanza di patogeni opportunisti e una diminuzione delle specie produttrici di SCFA [7].
Molto importante per quanto riguarda la composizione del microbiota è il ruolo dell’esercizio fisico. Diversi studi hanno dimostrato che esso arricchisce la diversità della microflora intestinale tanto che gli atleti mostrano livelli inferiori di Bacteroidetes e maggiori quantità di Firmicutes rispetto ai non atleti, confermando il fatto che chi si allena abbia un microbiota diverso rispetto a chi non pratica sport. Inoltre, è stato dimostrato che l’esercizio fisico sia in grado di aumentare la produzione di SCFA: questo potrebbe essere il motivo per cui gli atleti mostrano livelli inferiori di infiammazione rispetto ai controlli.
DISBIOSI E RISCHI PER LA SALUTE
Tra i fattori che influenzano negativamente il microbiota e la sua composizione abbiamo l’utilizzo improprio di antibiotici: essi infatti interferiscono con il meccanismo di esclusione competitiva mediante il quale il microbiota inibisce i patogeni. Gli effetti specifici della somministrazione di antibiotici sul microbiota intestinale dipendono dal tipo di antibiotici e dalla durata dell’utilizzo [1].
I fattori sopra citati, quindi, possono provocare un’alterazione patologica nella composizione del microbiota, alterazione che prende il nome di disbiosi intestinale. La disbiosi intestinale è una condizione molto seria che può portare all’insorgenza di malattie non solo a livello dell’intestino ma anche extra intestinali.
Tra le manifestazioni intestinali della disbiosi possiamo citare la sindrome dell’intestino irritabile (IBS), le malattie infiammatorie intestinali (IBD) quali rettocolite ulcerosa e morbo di Chron, fino alla potenziale patogenesi del tumore del colon – retto. Tra le patologie extraintestinali che presentano come concausa la disbiosi intestinale abbiamo patologie metaboliche, quali obesità e diabete, patologie epatiche quali il fegato grasso, e patologie correlate al sistema immunitario e cardiovascolare. Inoltre, un’alterazione del microbiota intestinale si correla allo sviluppo di patologie neuro – psichiatriche quali ansia e depressione [1]: la disbiosi causata da batteri patogeni nell’intestino può indurre e/o aumentare l’ansia attraverso vie immunologiche e metaboliche. Tale correlazione è confermata dal fatto che alcune specie di probiotici, quali Lactobacillus e Bifidobacterium, se somministrate in adeguate quantità, mostrano effetti ansiolitici (8). La correlazione con la depressione invece è collegata al cambiamento della permeabilità intestinale, e alla conseguente traslocazione batterica dall’intestino alla circolazione sistemica, fino a giungere al cervello dove innescano un processo infiammatorio [1].
In conclusione, numerosi elementi influenzano la composizione e le funzioni del microbiota intestinale, in alcuni casi con effetti benefici, in altri potenzialmente pericolosi, provocando conseguenze anche serie come la disbiosi intestinale. Tra tutti questi fattori, sicuramente la dieta occupa un ruolo centrale: ne parleremo in dettaglio nel prossimo articolo.
Bibliografia
1. Gomaa EZ. Human gut microbiota/microbiome in health and diseases: a review. Antonie Van Leeuwenhoek. 2020 Dec;113(12):2019-2040. doi: 10.1007/s10482-020-01474-7. Epub 2020 Nov 2. PMID: 33136284.
2. Jethwani P, Grover K (2019) Gut microbiota in health and diseases— a review. Int J Curr Microbiol Appl Sci 8(8):1586–1599
3. Bron P, Kleerebezem M, Brummer R, Cani P, Mercenier A, MacDonald T, Garcia-Rodenas C, Wells J (2017) Can probiotics modulate human disease by impacting intestinal barrier function? Br J Nutr 117(1):93–107
4. LeBlanc J, Milani C, de Giori G, Sesma F, van Sinderen D, Ventura M (2013) Bacteria as vitamin suppliers to their host: a gut bacteria perspective. Curr Opin Biotechnol 24:160–168
5. Fouhy F, Watkins C, Hill C, O’Shea C, Nagle B, Dempsey E, O’Toole P, Ross R, Ryan CA, Stanton C (2019) Microbiome memory of perinatal factors that affect the gut microbiota four years after birth. Nat Commun 10:151–167
6. Hollister E, Riehle K, Luna R, Weidler E, Rubio-Gonzales M, Mistretta T, Raza S, Doddapaneni H, Metcalf G, Muzny D (2015) Structure and function of the healthy pre-adolescent pediatric gut microbiome. Microbiome 3:36–45
7. Biagi E, Rampelli S, Turroni S, Quercia S, Candela M, Brigidi P (2017) The gut microbiota of centenarians: signatures of longevity in the gut microbiota profile. Mech Age Dev 165:180–184
8. Ohland CL, Kish L, Bell H, Thiesen A, Hotte N, Pankiv E, Madsen KL (2013) Effects of Lactobacillus helveticus on murine behavior are dependent on diet and genotype and correlate with alterations in the gut microbiome. Psychoneuroendocrinology 38(9):1738–1747
