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Equilibrio e disequilibrio del microbiota umano
Con il termine microbiota umano si intende l’insieme di trilioni di microrganismi che vivono all’interno e sul nostro corpo, comprendente una vasta ecologia di batteri, lieviti e parassiti come elminti, virus e protozoi.
Questi microbi non solo colonizzano passivamente i loro ospiti, ma stabiliscono un’intima, reciprocamente benefica, relazione simbiontica nel corso del tempo [1].
I principali siti di colonizzazione microbica del corpo umano sono la pelle, le vie respiratorie, il tratto urogenitale, gli occhi e, soprattutto, il tratto gastrointestinale, dove risiede la maggior parte di questi co-abitanti microbici [2].
Le differenze intra-individuali nel microbiota attraverso il tempo sono tipicamente molto più piccole delle differenze tra gli individui, ma queste fluttuazioni diventano più evidenti quando si considera una visione più ampia per tutta la durata della vita, a causa di una serie di fattori che influenzano il profilo del microbiota intestinale (Fig. 1) [3].
Molteplici fattori possono influenzare, sia positivamente che negativamente, la composizione e la diversità del profilo del microbiota intestinale sin dal momento della nascita e per tutto il corso della vita.
Elia Metchnikoff (1845 – 1916), biologo e immunologo russo, suggerì che la maggior parte delle malattie ha origine nel tratto digestivo quando i batteri “buoni” non sono più in grado di controllare quelli “cattivi”, che quindi prendono il sopravvento.
Ha chiamato questa condizione disbiosi, cioè un ecosistema in cui i batteri non vivono più in reciproca armonia.
Al contrario, un microbiota intestinale in stato eubiotico è caratterizzato da una preponderanza di specie potenzialmente benefiche, in grado di mantenere una condizione di equilibrio [4].
Alcune specie batterie sono in grado di interagire con il microbiota dell’ospite e dell’epitelio intestinale esercitando una vasta gamma di effetti sulla sua salute, migliorando il metabolismo, l’immunità, la funzione endocrina e rallentando l’invecchiamento.
Questi microrganismi sono definiti probiotici, batteri vivi che, se ingeriti in quantità adeguate, conferiscono effetti benefici sulla salute dell’ospite.
I substrati selettivamente utilizzati dai microrganismi probiotici sono i prebiotici, ovvero fibre come l’inulina, i fruttoligosaccaridi, i galatto-oligosaccaridi e l’amido resistente, che non vengono assorbiti nel piccolo intestino e vengono selettivamente fermentati dai microbi intestinali, migliorando lo stato microbico intestinale in modo globale.
Le tipiche fonti alimentari di prebiotici includono frutta e verdura come asparagi, porri, banane, cicoria e cereali come avena e grano [3].
L’asse microbiota-intestino-cervello: una relazione complicata
Il microbiota che colonizza il tratto gastrointestinale è in grado di esercitare una forte influenza sulla funzione cerebrale, ma viene a sua volta influenzato da questo, creando un continuo legame che prende il nome di asse microbiota-intestino-cervello (Fig. 2).
Questo stretto collegamento rappresenta un attraente campo di ricerca per lo sviluppo di nuove terapie per disturbi gastrointestinali legati alla salute mentale e alla funzione cognitiva [2].
Il cibo ingerito dall’ospite contiene sia i substrati necessari per la produzione di sostanze neurochimiche da parte dell’ospite e del microbiota, sia componenti neuroattivi completamente funzionali.
Le sostanze neurochimiche prodotte dal microbiota nell’intestino hanno due vie attraverso le quali influenzare l’ospite; possono essere assorbite dall’intestino nella circolazione portale o possono interagire direttamente con i recettori trovati sui componenti del sistema nervoso enterico che innerva l’intero tratto gastrointestinale.
Una volta nella circolazione portale, le sostanze neurochimiche derivate dal microbiota possono influenzare i componenti del sistema nervoso e infine il cervello. Il risultato di uno dei due percorsi sul cervello può risultare in un’alterazione del comportamento o della cognizione così come delle preferenze alimentari e dell’appetito. [5].
Considerando la letteratura scientifica emergente riguardo il ruolo del microbiota intestinale in questa tipologia di disturbi legati al cervello, non è sorprendente che questo sia ora profondamente studiato per indagare i possibili effetti benefici sul cervello.
Una moltitudine di studi mostra i benefici di una varietà di ceppi microbici che possono essere potenzialmente utilizzati in terapie psicobiotiche [3].
Gli psicobiotici sono definiti come sostanze bioterapeutiche il cui effetto benefico sul cervello è mediato da batteri.
Queste sostanze possono essere somministrate attraverso integratori, alimenti funzionali e attraverso la dieta.
Tra questi abbiamo i postbiotici, metaboliti della fermentazione batterica, e i paraprobiotici, o probiotici non vitali, che contengono componenti strutturali che possono esercitare un’attività biologica nell’ospite [3]. Questi risultati hanno portato al concetto di psicobiotici per il trattamento di vari disturbi neurologici e psichiatrici attraverso il targeting del microbiota intestinale.
Poiché le prove a sostegno degli effetti degli psicobiotici sul cervello e sul comportamento sono in continua crescita, le indagini scientifiche si stanno ora rivolgendo verso studi meccanicistici per chiarire le basi biologiche degli effetti degli psicobiotici [2].
L’impatto della dieta nella relazione tra intestino e cervello
Pur guardando avanti verso l’utilizzo di possibili probiotici per la salute dell’ospite, dobbiamo riconoscere il potenziale impatto che sia la dieta dell’ospite che la complessità del microbiota stesso possono avere sull’effetto di tali probiotici [2].
Infatti, tra i fattori che influenzano maggiormente la composizione e la diversità del microbiota intestinale, la dieta gioca un ruolo fondamentale.
In particolare, il consumo di una dieta mediterranea è associato sia ad uno specifico profilo microbico intestinale che ad una serie di effetti benefici sulla salute [3].
In generale, i batteri intestinali sono in grado di cambiare la capacità dell’ospite di assorbire specifici nutrienti dalla dieta.
Di conseguenza, l’alterazione della disponibilità di nutrienti per l’ospite può avere un impatto sulle funzioni del cervello e il comportamento [6].
Risulta evidente che le diete occidentali, ricche di alimenti trasformati, fritti e di zucchero e a basso contenuto di alimenti vegetali, possono portare alla perdita di diversità microbica così come alla riduzione di importanti microbi benefici e all’aumento di patogeni opportunistici, con conseguenze di vasta portata per la salute umana. È anche ben noto che seguire diete equilibrate per modulare positivamente la comunicazione intestino-cervello offre possibilità sia per la prevenzione che per il trattamento di comuni disturbi mentali [7].
Studi emergenti hanno indagato l’impatto dell’integrazione alimentare con singoli alimenti, come frutta e verdura ad alto contenuto di fibre prebiotiche, mostrando alcuni risultati promettenti nella modulazione delle interazioni microbiota-ospite.
Questi studi sono importanti per aiutarci capire come un alimento specifico abbia un impatto sul microbiota umano e sulla salute, portando eventualmente alla scoperta di nuovi alimenti funzionali.
Tuttavia, gli esseri umani non consumano un singolo alimento per pasto, bensì una combinazione di gruppi alimentari; quindi, studiare i singoli alimenti potrebbe trascurare il potenziale effetto sinergico che i componenti della dieta potrebbero avere, non solo sulla salute generale, ma anche sulla diversità e la composizione del microbiota.
Così, lo studio degli approcci dietetici integrali rappresenta un percorso più realistico per lo sviluppo di nuovi interventi dietetici e potrebbe andare a integrare le linee guida nazionali per una sana alimentazione [7].
Poiché i nutrienti possono non solo influenzare gli aspetti metabolici dell’organismo, ma anche attivare cascate di risposte che influenzano l’integrità neuronale e il comportamento, le interazioni dieta-microbiota rappresentano un argomento di ricerca fondamentale per comprendere l’effetto del microbiota sul comportamento.
Data la grande variabilità della composizione del microbiota interindividuale, è inoltre fondamentale considerare non solo la composizione calorica e i macronutrienti della dieta, ma anche il potenziale microbico individuale, spostando l’attenzione su terapie probiotiche personalizzate [6].
Conclusioni
Alterazioni nell’asse microbiota-intestino-cervello rappresentano un’opportunità terapeutica reale e promettente come terapia adiuvante in una serie di disturbi psicologici e psichiatrici.
Oltre all’uso di terapie psicobiotiche, che offrono interventi mirati sul microbiota per una buona salute mentale, anche la dieta riveste un ruolo fondamentale nel modularlo.
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[1] Schächtle, Melanie Anna, and Stephan Patrick Rosshart. “The microbiota-gut-brain axis in health and disease and its implications for translational research. Frontiers in Cellular Neuroscience, 2021
[2] Cryan, J. F., O’Riordan, K. J., Cowan, C. S., Sandhu, K. V., Bastiaanssen, T. F., Boehme, M., … & Dinan, T. G. The microbiota-gut-brain axis. Physiological reviews, 2019
[3] Long-Smith, C., O’Riordan, K. J., Clarke, G., Stanton, C., Dinan, T. G., & Cryan, J. F. Microbiota-gut-brain axis: new therapeutic opportunities. Annual review of pharmacology and toxicology, 2020.
[4] Iebba, V., Totino, V., Gagliardi, A., Santangelo, F., Cacciotti, F., Trancassini, M., … & Schippa, S. . Eubiosis and dysbiosis: the two sides of the microbiota. New Microbiol, 2016.
[5] Lyte, Mark. “Microbial endocrinology and the microbiota-gut-brain axis.” Microbial endocrinology: the microbiota-gut-brain axis in health and disease, 2014.
[6] Ezra-Nevo, G., Henriques, S. F., & Ribeiro, C. . The diet-microbiome tango: how nutrients lead the gut brain axis. Current opinion in neurobiology, 2020.
[7] Berding, K., Vlckova, K., Marx, W., Schellekens, H., Stanton, C., Clarke, G., … & Cryan, J. F. . Diet and the Microbiota–Gut–Brain Axis: Sowing the Seeds of Good Mental Health. Advances in Nutrition, 2021
Claudia Cappello
Claudia Cappello, laureata in biotecnologie per l’alimentazione all’università di Padova. Attualmente dottoranda al terzo anno in Food Engineering and Biotechnology presso l’università di Bolzano. Porta avanti un progetto di ricerca riguardante lo studio dell’asse microbioma – intestino – cervello e relative terapie probiotiche.
