- Microbiota intestinale - caratteristiche
- Microbiota intestinale - composizione in diversi periodi della vita
- Microbiota intestinale - impatto sull'organismo
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Il microbiota intestinale è costituito da tutti i microrganismi che vivono nell'intestino crasso. Tra questi, i più riconosciuti sono i batteri, di cui ci sono oltre 1000 specie in una persona sana. La composizione e l'abbondanza del microbiota sono strettamente correlate alla salute, all'umore e alle funzioni cerebrali. Scopri come i batteri intestinali influiscono sul tuo corpo.
Il microbiotaè un gruppo di microrganismi di vario genere che vivono nell'organismo ospite e sulla sua superficie.Microbioma ha lo stesso significato di microbiota . Entrambi i termini sono usati in modo intercambiabile. Tuttavia, il termine "microflora" viene abbandonato, il che suggerisce che i microrganismi nel corpo dell'ospite siano di origine vegetale.
Il microbiota umano comprende non solo batteri, ma anche virus, archei e organismi eucariotici. Tuttavia, la diversità e il ruolo dei batteri è stata studiata al meglio. I batteri che vivono nel corpo umano sono stati identificati grazie al sequenziamento genico. Queste scoperte hanno permesso di comprendere la relazione tra il microbioma e l'ospite.
Microbiota intestinale - caratteristiche
Il microbioma intestinale è uno degli elementi del microbioma dell'intero organismo, che è di grande importanza per l'omeostasi del corpo umano.
I batteri intestinali sono quelli che si trovano nell'intestino crasso.Un essere umano adulto sano che ospita tipicamente più di 1.000 specie di batteriappartenenti a relativamente pochi tipi di batteri conosciuti. Predominano i batteri anaerobici dei tipi Bacteroidetes e Firmicutes
Variabilità del microbiota intestinale
Il microbiota intestinale è variabile - non è lo stesso sia in persone diverse che nella stessa persona in momenti diversi. Le differenze tra gli individui sono molto chiare.
È noto che la diversità complessiva del microbiota intestinale umano cambia nel corso della vita. Continua ad aumentare dalla nascita fino a circa 12 anni, rimanendo relativamente stabile per tutta l'età adulta e poi diminuendo negli anni successivi.
Uno studio ha rilevato che circa il 70% del microbiota rimane invariato in un anno senza trattamento antibiotico. Le osservazioni hanno dimostrato che alcune specie sono probabilmente stabili per decenni, se non per tutta la vita di un individuo, come evidenziato dall'identificazione della stessa specie batterica tra i membri della famiglia ma non tra gli individuinon correlato.
Pertanto, alcuni batteri rimangono gli stessi nelle persone sane e alcuni cambiano per tutta la vita. Anche i fattori esterni cambiano il microbioma nel tempo. Questi includono, tra gli altri:
- infezioni,
- farmaci assunti,
- stile di vita
- e modifiche alla dieta
Uno studio approfondito LifeLines che utilizza il sequenziamento del genoma batterico su oltre 1.000 persone ha scoperto che la dieta è un importante modulatore della variabilità del microbioma intestinale.
Ragioni per ridurre la diversità del microbiota intestinale
Il microbioma intestinale è molto ricco rispetto ad altre parti del corpo. Una grande diversità del microbiota intestinale è una caratteristica delle persone sane. Gli stati patologici portano al suo impoverimento in termini di diversità delle specie.
È stata osservata una minore diversità batterica nelle persone con:
- malattia infiammatoria intestinale,
- artrite psoriasica,
- diabete di tipo 1,
- atopia,
- celiaco,
- obesità,
- con diabete di tipo 2
- e rigidità arteriosa rispetto alle persone sane.
Il legame tra ridotta diversità e malattia indica che l'ecosistema intestinale ricco di specie è più resistente alle influenze ambientali.
Principali tipi di batteri intestinali
La diversità è considerata un buon indicatore di un "intestino sano". I principali tipi di batteri intestinali in termini di abbondanza sono:
- Firmicutes,
- Bacteroidetes,
- Actinobatteri,
- Proteobatteri,
- Verrucomicrobia
- e Fusobatteri
La composizione del microbioma intestinale cambia naturalmente con l'età. Dipende principalmente dalla dieta
Sia i bambini di 2-3 anni che gli adulti sono dominati dagli stessi batteri, il che è dovuto al fatto che i bambini intorno ai 3 anni mangiano già esattamente lo stesso cibo degli adulti.
Microbiota intestinale - composizione in diversi periodi della vita
| Durata della vita | Batteri intestinali dominanti |
| Momento della nascita | Enterococco, Stafilococco |
| Primo mese di vita | Bifidobatteriaceae |
| Sesto mese di vita | Clostridiacea, Ruminococcaceae, Lachnnospraceae |
| Primo anno di vita | Batteriodi, Clostridium, Ruminococcum |
| Secondo - terzo anno di vita | Firmicutes, Bacteroidetes |
| Età adulta | Firmicutes, Bacteroidetes |
Microbiota intestinale - impatto sull'organismo
Il microbiota intestinale colpiscela fisiologia del corpo in molti aspetti. Classicamente, il suo ruolo è visto principalmente nella digestione dei nutrienti che sono indigeribili agli enzimi nell'apparato digerente. Tuttavia, questa è solo la punta dell'iceberg. I cambiamenti nella composizione del microbioma (disbiosi) si verificano in molte malattie.
Spesso non è chiaro, tuttavia, se sia il microbiota alterato a causare la malattia o se la malattia influisca sulla composizione dei batteri intestinali. Qual è l'importanza dei batteri intestinali per il corpo?
Microbiota e asse intestino-cervello
Si sente spesso dire che l'intestino è il nostro secondo cervello. È assolutamente giustificato. Nel corpo, la segnalazione a due vie avviene tra il microbiota intestinale, l'intestino e il cervello. Si svolge attraverso le vie neurali che includono il sistema nervoso centrale e intestinale e il sistema circolatorio.
La segnalazione da parte del sistema circolatorio comporta:
- asse ipotalamo - ipofisi - ghiandole surrenali,
- regolatori del sistema immunitario,
- ormoni,
- neurotrasmettitori
- e metaboliti batterici come gli acidi grassi a catena corta
Studi preclinici hanno mostrato l'influenza della microflora intestinale su:
- riflessi nocicettivi (riflessi in risposta a stimoli che danneggiano i tessuti),
- assunzione di cibo,
- comportamento emotivo e sociale,
- risposta allo stress
- e la neurochimica del cervello
Negli studi sui topi, è stato dimostrato che il microbiota è necessario per lo sviluppo sociale dei topi ed è coinvolto nei disturbi del neurosviluppo, compresi i disturbi dello spettro autistico.
È stato dimostrato che i topi privi di microbiota intestinale hanno una risposta allo stress esagerata rispetto agli animali di controllo. Questi topi mostrano anche una maggiore attività motoria e un comportamento ansioso meno grave rispetto ai topi di controllo.
Al contrario, la somministrazione del probiotico L. rhamnosus (JB-1) ai topi ha ridotto i livelli di corticosterone secreto sotto stress e comportamenti legati all'ansia.
Questi dati enfatizzano fortemente l'importanza dell'asse microbioma-intestino-cervello per il normale sviluppo neurologico e la funzione.
Perché il microbioma colpisce il cervello?
Il microbioma intestinale produce acidi grassi a catena corta che influiscono sull'integrità della barriera ematoencefalica aumentando la produzione di proteine a giunzione stretta - claudina-5 e occludina.
Le connessioni strette sono connessioni tra due cellule del corpo (in questo caso, l'epitelio intestinale) che chiudono lo spazio tra queste cellule, rendendo le cellule molto strette tra loroallegato
Queste proteine sono disposte in strisce per formare una rete ramificata. Devono apparire sulla superficie di entrambe le celle adiacenti per potersi collegare tra loro.
L'esistenza di strette connessioni correttamente funzionanti tra le cellule epiteliali intestinali, e quindi la maggiore integrità della barriera ematoencefalica, limita la penetrazione di metaboliti indesiderati tra le cellule nello spazio extracellulare.
Quando l'integrità delle cellule epiteliali è compromessa, le sostanze nocive del fluido intercellulare entrano nel sangue e quindi nel cervello. Questo fenomeno influisce negativamente sulle funzioni cerebrali, sulla cognizione e sull'umore.
Influenza del microbioma sulla psiche
La ricerca fornisce prove cheil microbiota intestinale può modulare la risposta allo stress e contribuire anche ad ansia, depressione e cognizione.
Numerosi studi controllati con placebo mostrano che l'ingestione di batteri probiotici provoca cambiamenti significativi nell'attività cerebrale valutata mediante risonanza magnetica funzionale, concentrazione, elaborazione delle emozioni e delle sensazioni.
Numerosi esperimenti hanno mostrato un effetto benefico dell'assunzione di probiotici sull'umore delle persone con problemi psicologici, tendenza alla tristezza e ai cattivi pensieri, ansia e depressione.
Molte persone con dipendenza da alcol mostrano cambiamenti nella permeabilità intestinale e nel microbioma intestinale. L'aumento della permeabilità intestinale in queste persone è stato significativamente associato a punteggi più alti per depressione, ansia e brama dopo 3 settimane di astinenza.
Microbiota intestinale e digestione
Il microbiota intestinale è parte integrante della digestione e della nutrizione dell'ospite e può produrre nutrienti da substrati altrimenti indigeribili dall'ospite.
I batteri intestinali scompongono le fibre, alcune proteine, i saccaridi ei polifenoli. I microbi rilasciano acidi grassi a catena corta dalla fibra digestiva indigeribile, che è un'importante fonte di energia per la mucosa intestinale ed è fondamentale per modulare la risposta immunitaria e la formazione di tumori nell'intestino.
Microbiota intestinale e immunità
Le interazioni tra il microbiota e il sistema immunitario dell'ospite sono numerose e complesse. Il ruolo del sistema immunitario è imparare a riconoscere i batteri commensali ("buoni") e patogeni (patogeni).
A sua volta, il microbiota è parte integrante dell'educazione del sistema immunitario a funzionare correttamente.
Il microbiota influenza l'omeostasi immunitaria dentro e fuori l'intestino. Partecipa, tra l' altro, nella differenziazione dei linfociti T regolatori del sistemaimmune. Questi meccanismi sono di grande importanza per la patogenesi e il trattamento delle malattie infiammatorie.
Ruolo dei batteri commensali
Batteri commensali e probiotici possono favorire l'integrità delle barriere intestinali. Grazie a ciò, i batteri patogeni e i loro metaboliti hanno una probabilità molto inferiore di penetrare nel sistema circolatorio.
I batteri commensali contribuiscono al rafforzamento dell'immunità a livello intestinale principalmente prevenendo l'invasione di batteri patogeni e sostenendo lo sviluppo del sistema immunitario dell'ospite.
I batteri intestinali buoni ostacolano la colonizzazione dei batteri patogeni competendo con loro per i nutrienti e i siti di attacco sulla superficie della mucosa del colon.
I batteri commensali prevengono anche l'invasione di batteri patogeni abbassando il pH intestinale attraverso la produzione di lattato e acidi grassi a catena corta (SCFA). Un altro modo è produrre metaboliti che inibiscono la crescita o uccidono i batteri potenzialmente patogeni.
Sebbene i meccanismi attraverso i quali il microbioma interagisce con il sistema immunitario non siano stati studiati a fondo, è noto con certezza che un microbioma sano influenza positivamente l'immunità sia come barriera biologica che modellando l'immunità acquisita.
Microbiota intestinale e obesità
Il microbiota intestinale può svolgere un ruolo nello sviluppo dell'obesità. La maggior parte degli studi sulle persone in sovrappeso e obese mostra disbiosi, che è caratterizzata da una minore diversità nel microbioma. Un esempio può essere la ricerca effettuata:
- I topi con un tratto digestivo disabitato che vengono trapiantati con microbi fecali da esseri umani obesi guadagnano più peso rispetto ai topi che ricevono microbi da esseri umani sani.
- Un ampio studio su gemelli nel Regno Unito ha rilevato che un tipo di Christensenella era raro nelle persone in sovrappeso e che, se somministrato a topi privi del proprio microbiota, preveniva l'aumento di peso. La presenza di Christensenella nel tratto gastrointestinale, così come di Akkermansia, è stata associata a un minor accumulo di grasso negli organi interni della cavità addominale.
La maggior parte delle prove a sostegno della tesi sul ruolo del microbiota nell'obesità provengono da studi sui topi. Tuttavia, si osserva anche che l'aumento di peso negli esseri umani in 10 anni è associato a una bassa diversità del microbiota e questa relazione è peggiorata dal basso consumo di fibre alimentari.
La disbiosi del microbiota intestinale probabilmente promuove l'obesità indotta dalla dieta e le complicanze metaboliche attraverso una varietà di meccanismi, tra cui:
- disregolazione immunitaria,
- regolamento energetico modificato,
- regolazione alterata degli ormoni intestinali
- e meccanismi pro-infiammatori causati dalle endotossine lipopolisaccaridiche, che attraversano la barriera intestinale ed entrano nella circolazione portale.
Aumentando l'ossidazione degli acidi grassi e il dispendio energetico, oltre a ridurre la sintesi degli acidi grassi, si riduce la tendenza all'obesità
Akkermansia muciniphila, Bacteroides acidifaciens, Lactobacillus gasseri e acidi grassi a catena corta sono stati trovati per aumentare l'ossidazione degli acidi grassi nel tessuto adiposo.
Altri meccanismi del microbioma che favoriscono il controllo del peso sono:
- differenziazione degli adipociti,
- aumento della termogenesi muscolare,
- migliorare l'espressione dei geni correlati all'ossidazione degli acidi grassi,
- silenziare l'espressione dei geni responsabili della sintesi del grasso nel corpo
La letteratura riassume che uno squilibrio nel microbiota intestinale e la mancanza di alcuni tipi di batteri promuovono un maggiore aumento di peso con la stessa dieta.
Microbiota intestinale e cancro del colon-retto
La ricerca ha dimostrato che il microbiota intestinale può influenzare il rischio e la progressione del cancro del colon-retto modulando meccanismi come l'infiammazione e il danno al DNA e producendo metaboliti coinvolti nella progressione o soppressione del tumore.
La disbiosi del microbiota intestinale è stata osservata in pazienti con cancro del colon-retto, con una riduzione del numero di specie di batteri commensali (batteri produttori di butirrato) e un arricchimento delle popolazioni batteriche dannose (patogeni opportunisti pro-infiammatori).
Il cancro del colon-retto è caratterizzato da un' alterata produzione di metaboliti batterici direttamente coinvolti nel metabolismo delle cellule tumorali, compresi gli acidi grassi a catena corta e le poliammine. Prove emergenti suggeriscono che la dieta ha un'influenza significativa sul rischio di sviluppare questo cancro.
Il consumo di alimenti ricchi di fibre e l'integrazione alimentare con acidi grassi polinsaturi, polifenoli e probiotici noti per regolare il microbiota intestinale potrebbero non essere solo un potenziale meccanismo per ridurre il rischio di cancro del colon-retto.
Può anche migliorare la risposta alla terapia del cancro se usato in aggiunta al trattamento convenzionale del cancro del colon-retto.
Microbiota intestinale e malattie intestinali
La disbiosi intestinale e la ridotta diversità del microbioma si riscontrano regolarmente nelle persone con malattie infiammatorie intestinali.L'esaurimento del microbiota in alcuni batteri e la perdita delle loro funzioni protettive possono avere un impatto significativo sul decorso della malattia.
Molte delle funzioni protettive batteriche associate all'IBD sono dovute alla loro capacità di fermentare le fibre alimentari e produrre acidi grassi a catena corta.
L'infiammazione intestinale riduce il numero di specie di batteri commensali e crea le condizioni per la crescita di batteri patogeni. Questi, a loro volta, sono in grado di aumentare il moltiplicarsi e il peggioramento della condizione dei malati.
I batteri patogeni che potenzialmente svolgono il ruolo maggiore nelle MICI sono:
- Escherichia e Shigella,
- oltre alle specie Fusobacterium
Nei pazienti si osservano grandi cambiamenti nel microbioma, sia in termini di numero di specie che di proporzione tra loro.
Microbiota intestinale e sistema circolatorio
Il microbioma può avere effetti sia positivi che negativi sulla salute cardiovascolare. L'effetto benefico è correlato alla regolazione del profilo lipidico - aumentando il livello di colesterolo HDL "buono" e abbassando il livello di trigliceridi nel sangue. È noto che l'assunzione di probiotici, principalmente lattobacilli, aiuta a ridurre i livelli di colesterolo.
D' altra parte, la disbiosi batterica e un eccesso di batteri patogeni portano alla produzione di trimetilammina N-ossido (TMAO), che favorisce la formazione della placca aterosclerotica nei vasi sanguigni e può portare ad infarto e ictus.
Il TMAO è prodotto dal metabolismo della colina e della L-carnitina, che sono componenti tipici di una dieta a base di proteine animali e svolgono importanti funzioni nell'organismo. Non si sa esattamente quali componenti del microbioma siano responsabili dell'aumento della produzione di TMAO e dell'aumento del rischio di malattie cardiache.
Alcune fonti ipotizzano che potrebbe essere:
- Citomegalovirus,
- Helicobacter,
- Chlamydia
- e C. pneumoniae
Gli studi hanno dimostrato che nelle persone con una percentuale significativamente più alta di batteri Prevotella nel microbioma, c'era un problema con livelli elevati di TMAO. Allo stesso tempo, la concentrazione di questo ossido era normale nelle persone con un' alta percentuale di Bacteroides.
Microbiota intestinale e diabete
La ricerca scientifica conferma il ruolo del microbioma intestinale nelle malattie metaboliche, incluso il diabete di tipo 2.
Da studi sugli animali risulta chiaro che il microbioma è coinvolto nel metabolismo del glucosio. Sulla base di 42 studi osservazionali sull'uomo, sono stati proposti batteri la cui presenza nel microbioma favorisce l'insorgenza del diabete di tipo 2.
Si tratta di batteri dei seguenti tipi:
- Ruminococco,
- Fusobacterium
- e Blautia
I tipi di batteri che riducono la probabilità di diabete di tipo 2 sono:
- Bifidobatterio,
- Bacteroides,
- Faecalibacterium,
- Akkermansia
- e Roseburia
Anche il lactobacillus appartiene ai batteri benefici nel diabete, ma i risultati della ricerca su di essi non sono così chiari.
Il diabete di tipo 2 è associato a livelli elevati di citochine infiammatorie, chemochine e proteine infiammatorie. Mentre alcuni microbi intestinali e i loro metaboliti promuovono un'infiammazione di basso grado, altri stimolano le citochine e le chemochine antinfiammatorie.
I batteri associati a un minor rischio di diabete di tipo 2 possono contribuire ad una maggiore espressione di citochine antinfiammatorie che proteggono dall'insulino-resistenza e ripristinano la sensibilità all'insulina.
Altre caratteristiche associate al diabete di tipo 2 sono un'infiammazione di basso grado e una maggiore permeabilità intestinale. È stato dimostrato che i batteri intestinali indicati riducono la produzione di composti pro-infiammatori e rafforzano le strette connessioni tra le cellule epiteliali intestinali. In questo modo, riducono il rischio di sviluppare il diabete di tipo 2.
Il microbiota intestinale è associato al diabete di tipo 2 per i suoi effetti sull'omeostasi del glucosio e sull'insulino-resistenza nei principali organi metabolici, quali:
- fegato,
- muscoli
- e grasso
Il microbiota e i suoi prodotti possono modulare gli ormoni e gli enzimi intestinali, ridurre la resistenza all'insulina e migliorare la tolleranza al glucosio.
I batteri intestinali considerati utili nella prevenzione del diabete di tipo 2 possono, tra gli altri:
- aumentare la sintesi del glicogeno e diminuire l'espressione dei geni correlati alla gluconeogenesi nel fegato,
- migliorare la traslocazione del trasportatore del glucosio-4 (GLUT4) e l'assorbimento del glucosio stimolato dall'insulina,
- aumentare l'espressione di GLUT-4 nei muscoli, che possono avere effetti antidiabetici,
- ridurre l'espressione della flavina monoossigenasi 3 (Fmo3) epatica, un enzima chiave nel metabolismo xenobiotico, la cui ridotta secrezione impedisce lo sviluppo di iperglicemia e iperlipidemia nei topi insulino-resistenti,
- regolano l'espressione dei geni associati all'iperglicemia,
- aumentare i livelli di adiponectina nei grassi, migliorando così la sensibilità all'insulina.
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