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Il Microbiota umano: un coinquilino indispensabile

Che cos’è il Microbiota? Il microbiota umano è l’insieme dei microorganismi che vivono in simbiosi con l’uomo e si trovano nel suo tubo digerente. E’ ciò che nel gergo comune viene definito flora intestinale: è costituita per lo più di batteri che sono distribuiti lungo tutto il tratto digerente, dalla bocca all’ano. Il microbiota non comprende solo batteri, […]

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Che cos’è il Microbiota?

Il microbiota umano è l’insieme dei microorganismi che vivono in simbiosi con l’uomo e si trovano nel suo tubo digerente. E’ ciò che nel gergo comune viene definito flora intestinale: è costituita per lo più di batteri che sono distribuiti lungo tutto il tratto digerente, dalla bocca all’ano. Il microbiota non comprende solo batteri, ma anche funghi e virus, che si trovano sullo strato esterno del muco di rivestimento e, insieme a esso ed alla mucosa, costituiscono la barriera mucosa che difende il corpo umano.

Si parla dunque di microorganismi che cooperano con l’organismo umano, garantendosi vantaggio reciproco (mutualismo).

Una visione di insieme

Il corpo umano, da adulto, comprende un numero di batteri pari a dieci volte il numero di cellule umane. Ciò è dovuto alla densità estremamente alta di microbi che risiedono nel tratto intestinale (da decine a migliaia di miliardi per ogni millilitro di contenuto intestinale). Si conta che solo il colon rappresenti un ecosistema in cui convivono più di 400 specie batteriche. Se poi si parla di genoma, quello del microbiota (microbioma) è circa 150 volte il genoma umano.

Le funzioni del microbiota

L’uomo si è evoluto in modo da vivere con il proprio microbiota intestinale in una relazione mutualistica dove, in qualità di ospite, si relaziona con questi microorganismi per un numero di funzioni chiave correlate a nutrizione, educazione del sistema immunitario e prevenzione delle infezioni da parte di specie patogene. In cambio l’uomo rappresenta una fonte di nutrimento per il microbiota, sotto forma di muco.

Un’alterazione della composizione del microbiota, nota come disbiosi, è associata a quadri patologici, tra cui, tanto per nominarne qualcuno, malattie intestinali infiammatorie (IBDs, inflammatory bowel diseases), disordini metabolici, tumori e infezioni, soprattutto dovute al Clostridium Difficile.

Le funzioni rivestite dal microbiota sono numerose e non ancora del tutto conosciute:

  • protezione contro microorganismi patogeni
  • processamento dei nutrienti
  • stimolazione dell’angiogenesi [formazione di vasi sanguigni]
  • regolazione dei depositi di grasso dell’ospite, cioè l’uomo, con conseguente rischio di sindrome metabolica in caso di squilibrio
  • metabolismo dei farmaci

Studi svolti sui topi hanno mostrato che il microbiota svolge un ruolo essenziale nel normale sviluppo intestinale. Inoltre si sospetta che molte patologie possano essere collegate al microbiota intestinale, tra cui: tumore allo stomaco, linfoma associato al tessuto linfoide della mucosa, malattie infiammatorie intestinali ed enterocoliti necrotizzanti. Per tutti questi motivi il microbiota è oggetto di studio intenso.

Microbiota e sistema immunitario

Il microbiota e la mucosa intestinale giocano un ruolo cruciale nella maturazione del sistema immunitario dell’uomo. L’epitelio intestinale comunica con il microbiota per mezzo della produzione di nutrienti sottoforma di muco per supportare il metabolismo batterico, mentre i peptidi antimicrobici aiutano a modellare la struttura del microbiota intestinale. Si viene quindi a creare un equilibrio delicato che, una volta spezzato, può condurre ad uno stato di infiammazione.

Il microbiota consente lo sviluppo di una tolleranza antiinfiammatoria da parte delle cellule T regolatorie [cellule del sistema immunitario capaci di sopprimere l’attivazione del sistema immunitario regolandone l’omeostasi e la tolleranza verso auto-antigeni], così come gioca un ruolo nella programmazione dei linfociti B per la produzione di Immunoglobuline di tipo A (IgA) secretorie sulla superficie della mucosa, con funzione di anticorpi. E’ importante sottolineare come non tutti i batteri abbiamo lo stesso effetto sul sistema immunitario. Questo aspetto è di cruciale importanza, perché sembrerebbe che molti elementi della vita moderna (diffusione di maggior igiene, abuso degli antibiotici, diffusione dei parti cesari, famiglie meno numerose, diffusione di metodi di conservazione del cibo come la refrigerazione, cambiamenti nella dieta, stili di vita sedentari…) abbiano indotto un cambiamento del microbiota ed è possibile che favoriscano la comparsa di patologie immuno-mediate, quali asma, malattie infiammatorie intestinale, diabete mellito di tipo I e via dicendo..

Una convivenza che inizia dalla nascita

La simbiosi tra l’apparato gastrointestinale umano e il microbiota che vi risiede ha origini filogenetiche antiche ed è indubbio che esistano diverse interazioni reciproche, con importanti conseguenze per la salute e per la fisiologia umana. L’interazione comporta benefici a livello nutrizionale, immunologico e di sviluppo. Data l’utilità di questa convivenza è facile pensare che la flora neonatale sia il risultato di una pressione selettiva importante.

Ogni microbiota umano è unico, con una struttura che rimane tendenzialmente stabile nel tempo a cui, nel corso della vita, si sovrappongono delle modifiche, soprattutto se si instaurano particolari quadri patologici. Se nell’adulto si comporta così, nel neonato la composizione è molto più variabile nel tempo. Nel primo anno di vita il tratto intestinale passa dalla sterilità ad una colonizzazione estremamente densa, fino ad arrivare ad un insieme di microbi che sommariamente sono simili a quelli dell’adulto. I processi che conducono a questo risultato non sono ancora ben conosciuti. Non tutti gli studi sulla flora intestinale del neonato sono concordi: da alcuni sembra che i bambini nutriti con il latte materno presentino per diverse settimane una popolazione dominante di Bifidobacteria, da altri studi non risulta. Anche gli effetti della dieta sulla composizione del microbiota non sono unanimi (da certi studi emerge che il latte artificiale riduca la componente di Bifidobacteria e aumenti quella di componenti aerobici). E’ stata riscontrata una differenza tra il microbiota intestinale dei neonati nati con parto cesareo rispetto al parto vaginale: nel caso dei nati per via chirurgica la flora batterica presenta un importante contributo ambientale, per i nati per via vaginale il contatto con i fluidi materni dà un imprinting importante. Visto l’incremento dell’incidenza di problemi gastrointestinali nei bambini prematuri, è stato studiato anche l’effetto dell’età gestazionale sul microbiota, e si è così compreso come i neonati prematuri ospedalizzati presentino una flora diversa rispetto ai nati a termine.

E’ stato osservato come la flora intestinale sia molto differente tra neonati diversi e presenti delle somiglianze con la flora vaginale e quella del latte materno: questo significherebbe che i primi stadi sono fondamentali nell’incidere sul microbiota del bambino e che la madre svolge un ruolo cruciale anche se il tipo di flora del primo periodo di vita non persiste indefinitivamente. Anche l’ambiente sembrerebbe giocare un ruolo importante.

E’ stata osservata l’esistenza di un microbiota di tipo “adulto“, caratterizzato dalla preponderanza di Bacteroides e Firmicutes, una presenza comune di Verrucomicrobia e una abbondanza decisamente ridotta di Proteobacteria e batteri aerobici Gram-negativi in generale. Questo tipo di flora sembrerebbe più vantaggioso di quella neonatale, meno adatta all’ambiente intestinale. Inoltre i cambiamenti nell’ambiente intestinale, dovuti ai cambiamenti intrinseci della mucosa, nonchè ai cambiamenti dell’alimentazione e agli effetti dello stesso microbiota, potrebbero imporre una selezione stringente dei batteri più adattati che probabilmente sono anche quelli più stabili e resistenti una volta che si siano colonizzati. Ciò spiegherebbe anche perché il microbiota dell’adulto rimane sostanzialmente simile nel tempo.

Cambiamento di prospettive

Conoscere l’esistenza del microbiota e comprenderne le funzioni comporta un cambiamento di prospettiva: il corpo umano va in questo senso inteso come un meta-organismo, in cui le cellule somatiche sono una netta minoranza che convive con miriadi di cellule microbiche, e il risultato dell’armonia e dell’interazione di questo concerto di microorganismi conferisce una buona salute. Il corretto equilibrio tra le diverse specie è funzionale ed utile all’essere umano e viene definito eubiosi; una sua alterazione, con il sopravvento di alcune specie su altre (un esempio su tutti è il Clostridium Difficile, che dopo terapia antibiotica tende a prevalere, dando importanti diarree) porta a squilibri significativi.

 

Vedi anche:

Microbiota intestinale e obesità

Il microbiota, l’abuso di antibiotici e l’aumento di peso

Il tessuto adiposo e il microbiota: due organi endocrini in stretta comunicazione

L’intestino: il nostro secondo cervello sensibile alle emozioni

Eubiosi intestinale: l’importanza dei probiotici

Bibliografia:

  •  Palmer C, Bik EM, DiGiulio DB, Relman DA, Brown PA. Development of the Human Infant Intestinal Microbiota (2007) Plos Biology  Volume 5 (7): 1556-1573
  • Wu GD and Lewis JD. Analysis of the Human Gut Microbiome and Association With Disease (2013) Clinical Gastroenterology and Hepatology 11:774–777

Sitografia:

 

 

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