Il microbiota umano: caratteristiche, funzioni e implicazioni per la salute dell’individuo

Questo articolo esplora il ruolo cruciale del microbiota umano, evidenziando come le sue caratteristiche e funzioni influenzino la salute dell'individuo. Si propone che il microbiota intestinale, considerato un organo accessorio, svolga funzioni essenziali per il benessere e l'evoluzione umana, e che il suo equilibrio sia fondamentale per prevenire patologie gravi.

Introduzione

Il microbiota rappresenta l'insieme dei microrganismi reperibili in un soggetto e che con esso instaurano un rapporto di simbiosi, ossia di convivenza. La simbiosi, in senso generale, può essere mutualistica, commensalistica o parassitaria. È mutualistica se entrambi gli organismi coinvolti traggono reciproci vantaggi; è commensalistica se uno dei due organismi coinvolti trae beneficio senza arrecare né vantaggi né svantaggi all'altro; è parassitaria se uno dei due organismi (il parassita) trae vantaggio creando uno svantaggio per l'altro (l'ospite). Nel caso del microbiota si parla di una simbiosi mutualistica.

Il microbiota pertanto individua tutti i microrganismi che vivono con l’uomo e che sono distribuiti in vari distretti anatomici. Tuttavia, in questa sede si parlerà in modo specifico del microbiota intestinale, il più ricco e probabilmente importante. Pertanto, salvo ulteriori specifiche, tutte le volte che di seguito si farà menzione del microbiota, il riferimento implicito è alle colonie intestinali.

Metodi

Il microbiota intestinale individua quindi i batteri che colonizzano questa regione anatomica, ed è considerabile come un organo accessorio del corpo umano che, sebbene non trova connessioni anatomiche, è funzionalmente interdipendente e opera sia per il benessere dell’individuo che nella sua evoluzione filogenetica: in altri termini, esattamente come gli altri organi e apparati, si è adeguato e modificato per sostenere il processo evolutivo dell’essere umano.

Il numero di batteri che lo rappresenta è talmente elevato che, secondo alcuni autori, è circa dieci volte più elevato rispetto al totale delle cellule che costituisce un essere umano, e il peso totale di tali microrganismi residenti può superare il kg di peso. In altri termini, contando le cellule di un individuo, al 90% si tratta di cellule batteriche e per il 10% cellule umane, la provocatoria domanda su quale sia il regno di appartenenza dell’uomo è legittima.

Risultati

Il microbiota esercita una serie di funzioni essenziali: sintesi di sostanze utili e necessarie come la vitamina K, alcune vitamine del gruppo B, azione enzimatica su prodotti non digeribili come la cellulosa, efficienza del sistema immunitario, integrità delle strutture intestinali e numerose altre di seguito meglio analizzate. Le colonie batteriche del microbiota individuano oltre 35.000 specie differenti, la maggior parte appartiene al gruppo dei microrganismi anaerobi obbligati (Gram-positivi come Clostridium e Bifidobacterium, e Gram-negativi come Bacteroides), che vivono pertanto in ambienti privi di ossigeno; segue una presenza di circa il 30% di anaerobi facoltativi, i quali possono vivere sia in presenza che in assenza di ossigeno, e di aerobi, che vivono in presenza di ossigeno.

Le specie batteriche appartengono per oltre il 90% ai Firmicutes (Gram positivi) e ai Bacteroides (Gram negativi), in numero percentualmente minore ai Proteobacteria, Actinobacteria, Fusobacteria, ed altri; sono attivi per circa l’80% dei casi come fermentatori (ad esempio, i Lactobacillus o i Bifidobacteria) e per un restante 20% come putrefattori (ad esempio Escherichia, Bacteroides, ecc.).

Discussione

Ciascuna specie batterica può avere funzione probiotica se migliora la condizione dell’ospite, commensale se non apporta vantaggi né svantaggi, patogena se può comprometterne lo stato di salute. L’equilibrio tra le specie batteriche è determinante e variazioni nel rapporto portano ad una condizione di disbiosi che può essere alla base di patologie anche estremamente gravi, e può concorrere all’insorgenza di diabete, obesità, eventi cardiovascolari, Alzheimer, Parkinson, compromissione del sistema immunitario, la messa in circolo di sostanze tossiche, l’insorgenza di eventi tumorali.

Il microbiota caratterizza in modo specifico il singolo individuo al pari di una impronta digitale (non a caso si parla di fingerprint batterico) e, di pari passo, si sviluppano tecniche di microbiologia forense che possono portare al riconoscimento dell’individuo partendo dal microbiota così come avviene per il DNA o per le impronte digitali.

Tornando alla condizione di disbiosi e quindi di alterazione dell’equilibrio, ad ogni variazione che modifica negativamente il quadro omeostatico corrisponde una situazione patologica di gravità variabile. Ad esempio, un aumento di Prevotella può favorire l’insorgenza del cancro del colon, una variazione di Escherichia coli può indurre la comparsa del morbo di Crohn e, sempre nell’ambito dei processi cronico infiammatori, la sindrome del colon irritabile è ascrivibile ad una marcata diminuzione di Ruminococcaceae, o alla colite pseudomembranosa nel caso di incremento del Clostridium difficile.

La variabilità del microbiota è correlata anche alle diverse zone dell’intestino, pertanto aree diverse avranno colonizzazione differente, e la presenza in sede anatomica impropria di alcune specie batteriche può causare situazioni spiacevoli. Ne è un esempio la migrazione di Escherichia coli dalla zona intestinale a quella genitale, in tal caso il batterio può risalire le vie urinarie causando infezioni di entità e gravità variabile.

Questo articolo esplora come il microbiota intestinale influenzi la salute umana, proponendo che un equilibrio batterico ottimale possa prevenire patologie e migliorare il benessere generale. L'alimentazione e lo stile di vita giocano un ruolo cruciale nel mantenimento di questo equilibrio, evidenziando l'importanza di una dieta ricca di fibre e di un'esposizione controllata ai batteri per lo sviluppo del sistema immunitario.

Risultati

Nel colon prossimale si registra una concentrazione elevata di fibre alimentari, creando un ambiente ostile nei confronti dei patogeni. Nella parte terminale del colon, invece, si osserva una maggiore presenza di proteine derivanti dalla desquamazione della parete intestinale e dall'alimentazione. Nel colon distale, si verifica una diminuzione degli acidi grassi a catena corta e un pH maggiore.

Le patologie in cui il microbiota è parte attiva possono danneggiare gravemente il microbiota stesso, mantenendo una condizione non ottimale che si autoalimenta in un circolo vizioso. Il malfunzionamento del microbiota può causare l'instaurarsi di patogeni, aggravando l'assetto batterico intestinale.

Un'alimentazione povera di fibre favorisce la presenza di Firmicutes rispetto ai Bacteroides, influenzando l'assetto corporeo in termini di peso. La produzione di acido butirrico è coinvolta nel controllo dello stato infiammatorio e nell'insorgenza di alcuni tumori. Il microbiota aiuta il sistema immunitario a riconoscere le specie batteriche utili da quelle dannose, stimolandone l'intervento.

“L’esposizione ai batteri da parte dei bambini è quindi una sorta di palestra per il sistema immunitario che potrà proteggere più efficacemente da malattie allergiche e autoimmuni nella fase adulta.”

Il microbiota produce acetato, propionato, butirrato e altri composti che modulano il pH intestinale, riducendo la proliferazione delle specie patogene e favorendo l'assorbimento di micronutrienti come ferro, calcio e magnesio.

Discussione

Il microbiota si modifica nel corso della vita e in base a fattori come il tipo di parto e lattazione. Durante il parto naturale, il tratto intestinale del neonato viene colonizzato dalla flora batterica vaginale, influenzando il microbiota del figlio. Il parto cesareo e la lattazione artificiale possono alterare questa colonizzazione, con possibili conseguenze sulla salute del bambino.

Nel corso dell'invecchiamento, si osserva una riduzione delle specie capaci di fermentare i carboidrati, con un aumento delle specie che fermentano le proteine. Questo può portare a una riduzione della diversità microbica e a un aumento di specie come Proteobacteria e Escherichia coli.

Alimentazione e attività fisica possono indurre modifiche significative nel microbiota. La disbiosi, o squilibrio della flora batterica, può essere acuta o cronica, con quest'ultima che progredisce lentamente e può avere conseguenze serie.

Conclusioni

Le reciproche interferenze dell'alimentazione con il microbiota sono significative. Una dieta carente di fibre può ridurre la diversità microbica, compromettendo la funzionalità delle giunzioni serrate tra le cellule intestinali e aumentando il rischio di passaggio di sostanze dannose nel corpo.

Questo articolo esplora l'influenza dell'alimentazione sul microbiota intestinale, dimostrando come diverse diete possano alterare la composizione microbica e influenzare la salute generale. Propone che l'uso di probiotici, prebiotici e alimenti fermentati possa modulare positivamente il microbiota, con potenziali benefici per il sistema immunitario e il metabolismo.

Discussione

La monotonia alimentare, spesso originata da comportamenti estremi come l'ortoressia, può portare a una ridotta variabilità microbica, influenzando negativamente la salute a lungo termine. Un'alimentazione limitata può esporre l'individuo a stati infiammatori e aumentare la presenza di batteri Gram-negativi, incrementando la produzione di tossine LPS che attraversano le giunzioni cellulari, innescando stati infiammatori sistemici.

Il termine microbiota si associa spesso a microbioma, che rappresenta il patrimonio genetico totale del microbiota. L'alimentazione non solo modifica le specie presenti, ma può anche indurre variazioni nell'espressione genica, influenzando l'ospite attraverso modifiche nutrigenetiche e nutrigenomiche. Una dieta ricca di grassi, ad esempio, può aumentare l'espressione genica coinvolta nella replicazione cellulare e nel trasporto di membrana, mentre silenzia i geni attivi nel metabolismo di carboidrati e aminoacidi.

La produzione di TMAO (ossido di trimetilammina) è un esempio di come il microbiota possa influenzare la salute cardiovascolare. Studi hanno dimostrato che una dieta vegana può ridurre la produzione di TMAO anche in presenza di L-carnitina, un composto che altrimenti incrementerebbe la produzione di prodotti tossici e cardiotossici.

Il microbiota può adattarsi rapidamente ai cambiamenti alimentari, ma la sua composizione è influenzata dagli stili alimentari predominanti. Una dieta ricca di proteine animali favorisce i Bacteroides, mentre una dieta vegetale favorisce i Firmicutes, che sono più efficienti nella fermentazione dei residui polisaccaridici.

Conclusioni

L'impiego di probiotici, prebiotici e alimenti fermentati può avere effetti positivi sulla salute del microbiota e, di conseguenza, sull'organismo umano. I probiotici, come i lattobacilli e i bifidobatteri, possono interagire positivamente con il microbiota residente, migliorando il sistema immunitario e il metabolismo. Tuttavia, la ricerca continua per comprendere appieno il loro ruolo in condizioni complesse come il Parkinson, la fibrosi cistica e l'autismo.

Inoltre, i prebiotici, che sono molecole di natura glucidica presenti negli alimenti, possono stimolare la crescita di batteri benefici. Gli alimenti fermentati, come lo yogurt, sono una fonte di lattobacilli vivi che potrebbero avere ripercussioni positive sulla salute umana.

Infine, il trapianto di microbiota fecale da soggetti sani è stato testato in alcune patologie infiammatorie intestinali croniche, mostrando potenziali benefici. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno le implicazioni di tali interventi.