I migliori amici dell'uomo: i batteri

Viaggio nel microbioma: impariamo a conoscerlo

I migliori amici dell'uomo: i batteri

“Chi sono?” Questa annosa questione è presente nella mente umana dalla notte dei tempi. Solo recentemente si è scoperto che la risposta a questa domanda è... “Per lo più microbi”.

Sappiamo da tempo che i microbi vivono dentro, fuori e intorno a noi. Siamo a conoscenza, inoltre, del fatto che il nostro intestino sia pieno di batteri, i quali hanno un ruolo essenziale nella corretta digestione di alcuni alimenti.

Sappiamo da tempo che i microbi vivono dentro, fuori e intorno a noi. Siamo a conoscenza, inoltre, del fatto che il nostro intestino sia pieno di batteri, i quali hanno un ruolo essenziale nella corretta digestione di alcuni alimenti.

La comprensione di come le invasioni batteriche siano causa di malattie, è stato uno dei più importanti sforzi della microbiologia nell’ultimo secolo.

Il ruolo del microbioma nella salute

Negli ultimi dieci anni, tuttavia, i Ricercatori hanno messo a punto tecniche che consentono una più precisa valutazione, direi illuminante, di come i batteri vivano nel nostro organismo, ed è impressionante pensare che il 90% delle cellule di un organismo sano sia rappresentato da microbi.

Non tutti questi microbi sono dannosi per la salute umana, in realtà solo una piccola parte di essi lo è, molti altri hanno instaurato nel tempo delle relazioni di fondamentale importanza con il nostro organismo. Per quanto possa sembrare incredibile, il nostro genoma si è evoluto per affrontare ma allo stesso tempo per cooperare con questi microbi.

Interazione simbiotica tra specie microbiche e organismo umano

Il mondo non è un luogo per gli organismi che amano la solitudine, infatti specie diverse vivono costantemente insieme in nicchie ecologiche complesse, influenzandosi continuamente.

Gli esseri umani non fanno eccezione a questa vita simbiotica, poiché, come abbiamo visto, ogni organismo convive con un enorme numero di microrganismi. L’interdipendenza di 2 o più specie è chiamata simbiosi (Black 1996).

La relazione simbiotica tra l’organismo umano e le specie microbiche porta sempre ad un risultato positivo per l’uno o per l’altro membro, questo in un tipo di relazione che può essere di commensalismo o mutualismo.

Il mutualismo è un tipo di relazione simbiotica del tipo “win-win”, in cui tutte la parti traggono beneficio dal rapporto simbiotico stesso (Black 1996). Nel commensalismo la situazione è diversa e s’instaura un rapporto del tipo “win-zero” in cui una delle parti trae beneficio dalla relazione senza aiutare o creare danno all’altra parte (Black 1996).

Noi esseri umani iniziamo il nostro sviluppo all’interno dell’ambiente intrauterino, un luogo decisamente sterile, ma dal momento della nascita tutte le superfici organiche a diretto contatto con l’ambiente (pelle, apparato respiratorio, apparato gastrointestinale e urinario) vengono colonizzate da microrganismi (Levy 2007). Instauriamo con questi microrganismi un tipo di relazione mutualistica o commensale.

L’insieme di tutti questi microrganismi che interagiscono con l’essere umano prende il nome di microbioma, microflora o microbiota commensale.

Grazie al recente interesse rivolto alla composizione del microbioma e alla sua relazione con l’essere umano e agli studi ad esso dedicato, sappiamo che individui sani differiscono notevolmente nella composizione del microbioma, è altresì noto che questo rapporto altamente “co-evoluto” e bidirezionale tra microbioma ed essere umano ha importanti effetti sulla salute umana.

Composizione del microbioma intestinale

L’intestino rappresenta la più grande superficie dell’essere umano direttamente esposta all’ambiente esterno, per questo è popolato da un gran numero di microrganismi.

I 400 m2 della superficie epiteliale intestinale sono colonizzati da approssimativamente 100 trilioni di cellule microbiche, dieci volte il numero totale di cellule nel corpo umano (Backhed et al 2005; Qin et al. 2010; Stephani et al. 2011). I batteri rappresentano il principale tipo di microbi presenti nell'intestino umano, ma si possono trovare altri tipi di microrganismi come protozoi, funghi e virus (Macpherson e Harris 2012; O'Hara e Shanahan 2006).

La concentrazione batterica lungo il tratto gastrointestinale aumenta gradualmente: a livello dello stomaco e del duodeno abbiamo 103 cellule per grammo di contenuto luminale, questa quantità raggiunge il livello di 104 – 107 cellule per grammo nel piccolo intestino, fino ad arrivare ad una presenza nel colon di 1011 – 1014 cellule per grammo (Sekirov et al. 2010).

Una delle maggiori difficoltà che si riscontra nello studio del microbioma, risulta essere, attualmente, il fatto che la maggior parte dei batteri intestinali non sia coltivabile in vitro (Kuwaharaet al. 2011); tuttavia, il recente sviluppo delle tecniche di coltura, come il sequenziamento del 16s RNA ribosomiale, ha permesso d’identificare la maggior parte dei batteri presenti nel lume gastrointestinale umano.

Sono state identificate fino a 40.000 specie di batteri nell’intestino umano (Frank e Pace 2008XXX), i quali sono distribuiti in oltre 50 Phyla di cui 2 sono dominanti: firmicutes e bacteroidetes (Sekirov et al. 2010; The human microbiome project consortium).

Questi 2 Phylum costituiscono circa l’80% del nucleo centrale del microbioma intestinale umano (Tap et al. 2009; The human microbiome project consortium 2012b). Altri Phyla presenti nel microbioma intestinale umano sono i proteobatteri, gli actinobacteria, i verrucomicrobia, i fusobatteri e i cianobatteri (Sekirov et al. 2010; Tap et al. 2009; The human microbiome project consortium 2012b).

La simbiosi mutualistica tra microbioma e organismo umano

La vita simbiotica che si instaura tra microbioma intestinale e organismo umano apporta un beneficio a entrambe le parti. Il tratto gastrointestinale, infatti, è ricchissimo di molecole che possono essere utilizzate come nutrimento dai microrganismi, rappresenta quindi un habitat sicuro in cui i microbi possono vivere e moltiplicarsi (Costello et al. 2012; Sekirov et al. 2010).

In cambio, il genoma del microbioma, il quale contiene un numero 100 volte maggiore di geni rispetto al genoma umano, ci dona le caratteristiche funzionali che non siamo stati in grado di evolvere autonomamente (Backhed et al. 2005).

Un eccellente modello di studio, per analizzare il contributo del microbioma alle varie funzioni organiche, ci viene dato dagli animali “germ-free”, ovvero animali nati e cresciuti in isolatori speciali, i quali sono ventilati con appositi filtri d’aria sterili, e per i quali viene utilizzata biancheria, cibo ed acqua sterili, al fine di renderli completamente privi di microrganismi (Macpherson e Harris 2004). Gli studi su questi animali “germ-free” hanno dimostrato che il microbioma intestinale ha funzioni metaboliche, nutritive, protettive e immunologiche .

La flora intestinale assiste la digestione di substrati energetici altrimenti indigeribili (ad esempio pectine di derivazione vegetale, cellulosa ecc.). In linea con questo si è dimostrato che gli animali “germ-free” hanno bisogno di un 30% di calorie in più rispetto ad un animale convenzionale per mantenere stabile il peso corporeo .

Attraverso la produzione di acidi grassi a catena corta (SCFA), la microflora intestinale stimola la proliferazione e la differenziazione delle cellule epiteliali intestinali, assicurando un efficiente assorbimento dei nutrienti (O'Hara e Shanahan 2006).

Una caratteristica di spicco degli animali “germ-free” è un marcato slargamento dell’intestino cieco, che può essere giustificato da un abnorme accumulo di muco ed urea, sostanze normalmente degradate dai batteri del microbioma (Gustafsson et al 1970; Juhr e Ladeburg 1986).

Il ruolo metabolico della microflora intestinale è visto anche in rapporto alla produzione sistemica dell’1-20% di lisina, un amminoacido indispensabile (Metges 2000) e la regolamentazione del metabolismo del ferro.

Il ruolo del microbioma è primario anche per la produzione e il metabolismo di tutte quelle vitamine che non possono essere prodotte dal corpo ospitante; la vitamina K e le vitamine del gruppo B sono prodotte principalmente dai generi batterici Bacteroides ed Eubacterium.

Attraverso l’occupazione dei siti d’attacco ed il consumo di nutrienti, il microbioma difende l’organismo dall’invasione di patogeni, inoltre alcuni batteri residenti nel lume intestinale producono batteriocine, le quali hanno la capacità di attaccare i batteri patogeni (Sekirov et al. 2010).

Il ruolo di protezione della microflora intestinale si estrinseca anche nell’attiva interazione con il sistema immunitario dell’organismo ospite. Il fatto che la dose letale di Lysteria monocytogenes per gli animali “germ-free” sia un milione di volte inferiore rispetto agli animali convenzionali, dimostra il ruolo protettivo del microbioma nei confronti dell’organismo ospite.

Il microbioma: la Pangea della Medicina del futuro?

Un ruolo chiave del microbioma nella Medicina del futuro? Probabilmente si, anzi mi permetto di sostenere “assolutamente si”. In un periodo storico in cui assistiamo a una suddivisione sempre più analitica della medicina, con sempre più capillari specializzazioni mediche, il microbioma potrebbe rappresentare la “pangea” della salute.

Dalla genetica alla nutrizione umana passando per l’immunologia, la PNEI etc., fino ad arrivare ad essere una chiave di lettura per molte patologie croniche, idiopatiche: patologie autoimmuni, malattie dismetaboliche, squilibri sistemici, dolore cronico idiopatico, fibromialgia, etc. (la lista è molto lunga),

Come si posiziona l’osteopatia in queste considerazioni? Anche qui l’argomento è da studiare ed approfondire, ma le prime considerazioni possono già essere fatte: il microbioma risente di qualsiasi stimolo esogeno ed endogeno, modificandosi ed adattandosi in maniera funzionale o meno ad esso.

Qualsiasi squilibrio che interessi la mobilità, la motricità e la fisiologica biochimica viscerale si ripercuoterà sullo stato di salute dei nostri amici microbi, dalla disfunzione viscerale, a quella neurovegtativa a quella strutturale/posturale, qualsiasi limitazione funzionale e/o di movimento può comportare uno squilibrio del microbioma: basti pensare ad una valvola ileo-cecale “spasmata” che comporterà una riduzione globale della peristalsi sia a monte che a valle, con conseguenze dirette di ristagno di materiale fecale, tossiemia locale, predisposizioni a sindromi come la leaky gut (permeabilità intestinale) o SIBO (sindrome da sovraccrescita batterica intestinale).

L’obiettivo comune, per tutti coloro che si occupano di salute della persona, deve essere, ora e nel prossimo futuro, quello di studiare, analizzare, ricercare, per quanto concerne le proprie competenze, strategie e atti terapeutici che migliorino lo stato di salute del microbioma, con l’obiettivo principale di vantaggio sistemico per la salute umana.

Riferimenti

  1. Bäckhed F et al. The gut microbiota as an environmental factor that regulates fat storage. Proc Natl Acad Sci USA. 2004.
  2. Bäckhed F et al. Host-bacterial mutualism in the human intestine. Science . 2005.
  3. Costello EK et al. The application of ecological theory toward an understanding of the human microbiome. Science . 2012.
  4. Frank DN, Pace NR. Gastrointestinal microbiology enters the metagenomics era. Curr Opin Gastroenterol . 2008.
  5. Harris K et al. Is the gut microbiota a new factor contributing to obesity and its metabolic disorders?. J Obes. 2012.
  6. Macpherson AJ, Harris NL. Interactions between commensal intestinal bacteria and the immune system. Nat Rev Immunol . 2004.
  7. Metges CC. Contribution of microbial amino acids to amino acid homeostasis of the host. J Nutr . 2000.
  8. O'Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. Embo Rep . 2006.
  9. Qin J et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010
  10. Sekirov I et al. Gut microbiota in health and disease. Physiol Rev . 2010.
  11. Tap J et al. Towards the human intestinal microbiota phylogenetic core. Environ Microbiol. 2009.

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Sull'Autore

Stefano Fiocchetti

La convinzione delle infinite possibilità dell’uomo mi spinge a superare i miei limiti, cercare nuove sfide e pormi obiettivi sempre maggiori, mai pago di sapere. Guardo al corpo umano come all'interazione di diversi sistemi legati dal punto di vista strutturale-posturale, viscerale-biochimico, psico-emozionale. Amante dell’approccio olistico incentrato sulla persona, con l’obiettivo di trovare soluzioni, non scuse.

(Non più nel nostro organico.)

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