Microbiota intestinale, un amico a volte dimenticato

di Alessandra Petrelli (Medico ricercatore, Specialista in Medicina Interna), Piero Sestili (Professore Ordinario di Farmacologia) e Manuela Raffatellu (Professore Ordinario di Pediatria)

Fermenti lattici o probiotici? Bifidus o Lactobacillus? Coltivare una flora intestinale sana può proteggere da malattie metaboliche, infiammatorie ed infezioni. È davvero importante avere un intestino “in forma”?

Si sente spesso parlare di microbiota e microbioma intestinale. Partiamo chiarendo di cosa si tratta: il microbiota è la popolazione di microrganismi (batteri, funghi, protozoi, virus) che vive nel nostro intestino; per microbioma si intende l’insieme del materiale genetico di questi microrganismi. Pensate che si stima che il corpo umano sia colonizzato da un numero di microorganismi anche 100 volte superiore al numero di tutte le cellule che costituiscono il nostro corpo. Parliamo di 1.000.000 di miliardi di microrganismi! Più del 70% si trova nel canale alimentare, in particolare nel colon (1).

In condizioni di equilibrio (eubiosi) il microbiota intestinale svolge funzioni benefiche, come ad esempio mantenere integra la barriera intestinale, ostacolare la colonizzazione dell’intestino da parte di batteri patogeni, oppure fornire molecole utili al nostro organismo (ad esempio vitamine o gli acidi grassi a catena corta) (2).

Un microbiota sano è definito in due modi: a) un microbiota ricco di batteri anaerobi obbligati (batteri che vivono solo in assenza di ossigeno) e b) un microbiota variegato, dove moltissimi tipi di batteri convivono nell’intestino senza che ci sia una specie predominante (3).

Uno squilibrio della composizione del microbiota è definito disbiosi e comporta un decremento della sua eterogeneità e funzionalità. Quali sono le cause della disbiosi intestinale? Prima tra tutti, l’alimentazione. Per esempio, un consumo elevato di carne rossa può alterare il microbiota e peggiorare il rischio di aterosclerosi e altre malattie cardiovascolari. La L-carnitina, che è presente in modo elevato nella carne rossa, viene metabolizzata dal microbiota per produrre delle ammine che agiscono come radicali liberi e aumentano il rischio cardiovascolare (4). Anche il consumo di zuccheri semplici e di dolcificanti può alterare sia il microbiota intestinale, sia lo stato infiammatorio delle cellule intestinali (5). Una dieta eccessivamente calorica, ricca di acidi grassi saturi e povera di fibre, promuove un microbiota con pochi batteri, peraltro “cattivi”, e si associa ad obesità, diabete e malattie cardiovascolari (6).

E che dire dell’(ab)uso dei farmaci? Qual è il loro effetto sul microbiota?I farmaci in grado di modificare la composizione del microbiota, come è noto, sono gli antibiotici. Ma anche altri farmaci di uso comune possono alterarlo in senso negativo come gli antidepressivi triciclici e gli inibitori di pompa protonica, cioè lansoprazolo e simili (7). Questi ultimi, diminuendo l’acidità gastrica, riducono l’effetto barriera dello stomaco, facilitano la colonizzazione intestinale di batteri provenienti dall’orofaringe e riducono la quantità degli utilissimi Bifidobacteria. Spesso gli anziani soffrono di una o più malattie contemporaneamente.

Questa condizione, chiamata comorbidità, richiede trattamenti farmacologici basati sull’assunzione di molti e diversi farmaci: la cosiddetta polifarmacia. La polifarmacia costituisce un ulteriore insulto allo stato di salute del microbiota, già compromesso dall’etá e dallo stato di fragilitá, e può concorrere ad aumentare la suscettibilitá a malattie virali, specie dell’apparato respiratorio (8, 9) e, molto probabilmente, anche a COVID-19. Sebbene non esistano ancora studi a proposito, è probabile che la polifarmacia, alterando lo stato del microbiota, possa rappresentare un ulteriore e ancora sottostimato fattore di rischio di COVID-19 per l’anziano e categorie fragili (7, 10), rendendo ancor più necessario in questi casi un opportuno ripopolamento del loro microbiota.

Ma cosa c’entra la salute del nostro microbiota intestinale con il COVID-19? La disbiosi, può essere una causa ed una conseguenza di alterazioni nel sistema immunitario e può influire sullo sviluppo di diverse patologie, soprattutto in soggetti anziani e in quei pazienti affetti da patologie come obesità e diabete che, come già discusso in un nostro precedente articolo pubblicato su questa pagina, presentano uno stato infiammatorio elevato già in condizioni basali.

L’ipotesi più accreditata che spiega il rapporto tra microbiota intestinale ed evoluzione severa di COVID-19 è la seguente: un microbiota alterato potrebbe indurre un incremento della permeabilità intestinale e permettere ai prodotti batterici di raggiungere il sangue (11). Questo porterebbe ad un peggioramento dello stato infiammatorio sistemico, favorendo così lo sviluppo del cosiddetto “cytokine storm” in corso di infezione da SARS-Cov-2, condizione che si associa a manifestazioni severe di COVID-19. Alterazioni del microbiota e della permeabilità intestinale sono ben descritte nell’obesità e nel diabete (12-13). Questa ipotesi è supportata anche da un recente studio pubblicato in pre-print (quindi non ancora revisionato dalla comunità scientifica) che suggerisce un’associazione tra microbiota, citochine proinfiammatorie e manifestazioni severe di COVID-19 (14).

Quindi, come possiamo proteggere il nostro microbiota intestinale?Considerando che il nostro microbiota è in simbiosi con il nostro organismo, il modo migliore per prenderci cura del nostro microbiota è prenderci cura di noi stessi. Un’alimentazione varia, ricca di frutta e verdura, porta al microbiota intestinale le fibre che vengono poi metabolizzate dal microbiota “buono” (i batteri anaerobi obbligati) per ottenere acidi grassi a corta catena, tra i quali l’acido butirrico, un nutriente essenziale per le nostre cellule intestinali e le nostre cellule immunitarie (15). Uno degli effetti dell’acido butirrico prodotto dai nostri batteri buoni è nutrire le cellule intestinali, che consumano ossigeno e mantengono i livelli di ossigeno bassi nel canale intestinale, in modo da favorire la crescita dei batteri anaerobi buoni (16).

Attraverso questo ciclo virtuoso, proteggiamo il nostro microbiota che a sua volta protegge il nostro organismo. Gli alimenti fermentati, tra cui lo yogurt e il kefir, hanno diverse proprietà benefiche, e tra queste sembra esserci anche il benessere e la composizione del microbiota intestinale. Ad esempio, uno studio italiano ha recentemente dimostrato che il DNA di alcuni batteri intestinali produttori di acido lattico si trova sia nel cibo fermentato che nel microbiota intestinale (17). Inoltre, le persone che consumano alimenti fermentati hanno un microbiota diverso da quello di chi non li consuma, e hanno dei livelli più elevati di acido linoleico coniugato (18), un acido grasso essenziale omega 6 che sembra avere dei benefici per la salute. Un altro modo per prenderci cura e migliorare il nostro microbiota è fare attività fisica (19). Ad esempio, è stato dimostrato che fare esercizio fisico porta ad un aumento dei batteri buoni intestinali e ad una maggiore produzione di acido butirrico, che come abbiamo discusso è uno dei migliori alleati del nostro benessere intestinale.

L’assunzione di probiotici è efficace oppure no? Questo ancora non lo sappiamo con certezza (20). Si pensa che un microbiota sano di una persona in ottima salute sia abbastanza resistente e non venga facilmente modificato dall’assunzione di altri batteri. Quindi, è altamente probabile che l’assunzione di probiotici in persone normali con un microbiota normale non abbia utilità. È invece possibile che l’assunzione di probiotici abbia degli effetti benefici se c’è una disbiosi. Ad ogni modo, non sappiamo ancora quali tipi di batteri tra i miliardi che vivono nel nostro intestino sia meglio assumere, e in quali condizioni fisiologiche o patologiche sia meglio preferire alcuni batteri piuttosto che altri. Anche in questo caso, sarà la scienza, che è in forte espansione in questo settore anche grazie alle nuove tecnologie, a guidare la pratica clinica futura.

Referenze

1. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Bäckhed F, Ley RE, Sonnenburg JL, Peterson DA, Gordon JI. Science. 2005 Mar 25; 307(5717):1915-20.
2. Introduction to the human gut microbiota. Thursby E and Juge N, Biochem J. 2017. Jun 1; 474(11): 1823–1836.
3. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Lozupone CA, Stombaugh JI, Gordon JI, Jansson JK, and Knight R. Nature. 2012 September 13; 489(7415): 220–230.
4. Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis. Robert A Koeth 1, Zeneng Wang, Bruce S Levison, Jennifer A Buffa, Elin Org, Brendan T Sheehy, Earl B Britt, Xiaoming Fu, Yuping Wu, Lin Li, Jonathan D Smith, Joseph A DiDonato, Jun Chen, Hongzhe Li, Gary D Wu, James D Lewis, Manya Warrier, J Mark Brown, Ronald M Krauss, W H Wilson Tang, Frederic D Bushman, Aldons J Lusis, Stanley L Hazen. Nat Med. 2013 May;19(5):576-85.doi:10.1038/nm.3145. Epub 2013 Apr 7.
5. Adaptation of the Gut Microbiota to Modern Dietary Sugars and Sweetener. Di Rienzi SC and Britton RA, Advances in Nutrition, Volume 11, Issue 3, May 2020, Pages 616–629, https://doi.org/10.1093/advances/nmz118.
6. Diet-microbiota interactions and personalized nutrition. Aleksandra Kolodziejczyk, Danping Zheng, Eran Elinav. Nat Rev Microbiol. 2019 Dec;17(12):742-753.
7. Vich Vila, A. et al. Impact of commonly used drugs on the composition and metabolic function of the gut microbiota. Nature communications 11, 362 (2020).
8. Donati Zeppa, S. et al. Mutual Interactions among Exercise, Sport Supplements and Microbiota. Nutrients 12, (2019).
9. Scaldaferri, F. et al. The Thrilling Journey of SARS-CoV-2 into the Intestine: From Pathogenesis to Future Clinical Implications. Inflammatory bowel diseases, (2020).
10. Ticinesi, A. et al. Gut microbiota composition is associated with polypharmacy in elderly hospitalized patients. Scientific reports 7, 11102 (2017).
11. Gut Microbiome, Intestinal Permeability, and Tissue Bacteria in Metabolic Disease: Perpetrators or Bystanders? Rima M. Chakaroun, Lucas Massier, and Peter Kovacs. Nutrients. 2020 Apr; 12(4): 1082.
12. Diabetes, obesity and gut microbiota. Amandine Everard, Patrice D. Cani. Best Practice & Research Clinical Gastroenterology. Volume 27, Issue 1, February 2013, Pages 73-83.
13. Increased intestinal permeability precedes clinical onset of type 1 diabetes. E Bosi, L Molteni, MG Radaelli, L Folini, I Fermo, E Bazzigaluppi, L Piemonti, M R Pastore, R Paroni. Diabetologia. 2006 Dec;49(12):2824-7.
14. Gou, W., Fu, Y., Yue, L., Chen, G.-D., Cai, X., Shuai, M., Xu, F., Yi, X., Chen, H., Zhu, Y.J., Xiao, M.-L., Jiang, Z., Miao, Z., Xiao, C., Shen, B., Wu, X., Zhao, H., Ling, W., Wang, J., Chen, Y.-M., Guo, T., and Zheng, J.-S. (2020). “Gut microbiota may underlie the predisposition of healthy individuals to COVID-19”.
15. Does an Apple a Day Also Keep the Microbes Away? The Interplay Between Diet, Microbiota, and Host Defense Peptides at the Intestinal Mucosal Barrier. Front Immunol. 2020; 11: 1164. Puértolas-Balint F and Schroeder BO. Published online 2020 Jun 9.
16. Colonocyte metabolism shapes the gut microbiota. Litvak Y, Byndloss MX, and Bäumler AJ. Science. 2018 Nov 30; 362(6418): eaat9076.
17. Large-scale genome-wide analysis links lactic acid bacteria from food with the gut microbiome. Pasolli E, De Filippis F, Mauriello IE, Cumbo F, Walsh AM, Leech J, Cotter PD, Segata N & Ercolini D. Nature Communications volume 11, Article number: 2610 (2020).
18. Consumption of Fermented Foods Is Associated with Systematic Differences in the Gut Microbiome and Metabolome Bryn C. Taylor, Franck Lejzerowicz, Marion Poirel, Justin P. Shaffer, Lingjing Jiang, Alexander Aksenov, Nicole Litwin, Gregory Humphrey, Cameron Martino, Sandrine Miller-Montgomery, Pieter C. Dorrestein, Patrick Veiga, Se Jin Song, Daniel McDonald, Muriel Derrien, Rob Knight. mSystems 2020.
19. Exercise and the Gut Microbiome: A Review of the Evidence, Potential Mechanisms, and Implications for Human Health. Lucy J. Mailing , Jacob M. Allen , Thomas W. Buford , Christopher J. Fields , and Jeffrey A. Woods. Exercise and Sport Sciences Reviews.
20. Probiotics in the next-generation sequencing era. Jotham Suez, Niv Zimora, and Eran Elinav. Gut Microbes. 2020.