Il Microbiota

Ciascun individuo è provvisto di un microbiota, termine che indica un’abbondante e molteplice popolazione di microorganismi che risiede dentro e fuori il nostro organismo. Si tratta della più grande, complessa e dinamica comunità microbica del corpo umano, che comprende circa 800 specie di batteri differenti e che esercita una marcata influenza sull’ospite durante il suo funzionamento fisiologico e non. La distribuzione di questa microflora è irregolare, con più del 70% della sua localizzazione nell’apparato digerente, dove prende appunto la denominazione di Microbiota Intestinale (GM). Il GM media numerose funzioni fisiologiche legate all'ospite, come il metabolismo dei nutrienti, il mantenimento dell'integrità strutturale della mucosa intestinale, l'immunomodulazione e la difesa dai patogeni microbici. Il suo ruolo sostanziale è stato identificato nella fisiopatologia di molte condizioni intestinali ed extra intestinali e, visto lo stretto rapporto tra il tratto gastrointestinale e il fegato, molti processi patologici sono stati studiati alla luce di un'ipotesi di danno epatico fondato sulla modificazione del microbiota.

I batteri popolano qualsiasi superficie esposta del corpo umano e l'organo maggiormente colonizzato è il tratto gastrointestinale. Il colon da solo ne contiene oltre il 70%.

Fino a qualche decennio fa, la denominazione comune era quella di flora batterica intestinale, definizione che è stata via via sostituita da microbiota, con la sua componente genetica che viene definita attualmente microbioma.

I microrganismi, o il microbiota, che risiedono nel e sul corpo umano sono stati oggetto di interesse scientifico per secoli. Già intorno al 1880 emergeva la notizia che i microrganismi facevano parte del corpo umano, quando Theodor Escherich, un pediatra austriaco, osservò un batterio (Escherichia coli) nella flora intestinale di bambini sani e di bambini con malattie diarroiche.  Altri microrganismi nel corso degli anni successivi furono isolati:

• nel 1898, fu osservata la Veillonella parvula nel cavo orale, nell’apparato digerente, urinario e respiratorio superiore
• nel 1900, furono segnalati i bifidobatteri nella flora intestinale  

Nel corso del XX secolo hanno continuato ad essere isolati una moltitudine di microrganismi andando via via a caratterizzare il microbiota umano.

Il concetto di microbiota umano e la ricerca sul microbioma sono una frontiera della ricerca scientifica del XXI secolo nata sulle basi di questo iniziale sogno.

La parola 'microbiota' è stata coniata nel 2001, quando Lederberg e McCray hanno pubblicato il loro monumentale articolo: “Ome Sweet  ’Omics -a genealogical treasury of words”, definendolo come 

"la comunità ecologica di microrganismi commensali, simbiotici e patogeni che condividono letteralmente lo spazio del nostro corpo"

Il microbiota di un individuo sano contiene milioni di microrganismi e comprende batteri, funghi, protozoi e virus non viventi che risiedono come già detto principalmente nel tratto gastrointestinale.  I batteri sono i più numerosi con una popolazione stimata da 75 a 200 trilioni di singoli microorganismi, mentre l'intero corpo umano è composto da circa 50-100 trilioni di cellule somatiche e con un rapporto complessivo molto vicino a 1:1 se consideriamo l’intero patrimonio cellulare.

Negli ultimi anni l'interesse della comunità biomedica per il microbiota è notevolmente aumentato, (in particolare per quello intestinale), essendo intimamente connesso e coinvolto nella fisiopatologia umana.  Il GM in particolare:

• agisce come calibratore della digestione: i batteri commensali sintetizzano, immettono e assimilano molti metaboliti, tra cui lipidi, aminoacidi, vitamine e acidi biliari (BA)
• impedisce la colonizzazione di batteri patogeni ostacolandone la crescita tramite la sottrazione delle risorse utilizzabili e/o la formazione di molecole antibatteriche

I milioni di anni di evoluzione in parallelo e in simbiosi con il corpo umano hanno fatto sì che si creasse un "superorganismo" in grado di svolgere funzioni immunitarie e metaboliche. In uno stato di "eubiosi" si instaurano pertanto delle biunivoche funzioni con vicendevoli vantaggi per i microorganismi e per l’ospite.

Il microbiota è un sistema vivente dinamico influenzabile dai cambiamenti dell’ambiente in cui vive. Quando l’ambiente viene disturbato da fattori esterni possono verificarsi effetti negativi potenzialmente dannosi per la salute.

È stato dimostrato che fattori ambientali come dieta, nuovi microbi, farmaci o antibiotici, sostanze chimiche estranee e infezioni alterano il microbiota, portando potenzialmente a uno stato pro-infiammatorio. Gli antibiotici sono tra i fattori che maggiormente influiscono sul GM, creando uno squilibrio che include un aumento del numero di batteri resistenti agli antibiotici. 

Si parla di disbiosi (perdita di taxa sostanziali, diffusione di patogeni e modificazioni nella capacità metabolica) quando la perdita di equilibrio porta a un microbiota "anomalo. Tale condizione è stata dimostrata in individui affetti da un gran numero di patologie, come le malattie cardiovascolari, il diabete, l'obesità, le malattie infiammatorie intestinali, malattie epatiche e renali e vari tipi di tumori.

Nel 2007 è stato lanciato il Progetto Microbioma Umano (HMP) - un progetto internazionale volto a caratterizzare le comunità microbiche del corpo umano e indicarne per ciascuna il ruolo sia nella salute che nella malattia.

Ad oggi sono state caratterizzate oltre 200 specie batteriche diverse del microbiota umano. I benefici dimostrati sono molti e diversi, e quasi ogni giorno nuove informazioni vengono generate.  L'impatto di tali ricerche sia in ambito fisiologico che patologico è di tale interesse che ha generato un’area di ricerca importantissima e in continua espansione.

COMPOSIZIONE DEL MICROBIOTA INTESTINALE

Già durante la gravidanza si avvia la graduale colonizzazione microbica intestinale (placenta e liquido amniotico).

Il microbiota nativo si va via via configurando nei primi anni di vita ed è influenzato dall'età gestazionale alla nascita, dal tipo di parto (naturale o cesareo), dall’alimentazione (latte materno o artificiale) e  dallo svezzamento.

A 3 anni di età, la composizione e la differenziazione del GM sono paragonabili a quelle dell'adulto: popolato primariamente da cinque phyla batterici:

• Firmicutes (79,4%)
• Bacteroidetes (16,9%)
• Actinobacteria (2,5%)
• Proteobacteria (1%)
• Verrumicrobia (0,1%)
• quelli meno descritti includono Fusobacteria, Tenericutes, Spirochaetes e Cyanobacteria

Il phylum Firmicutes è costituito da più di 200 generi, di cui il genere Clostridium è quello preponderante (95%).

Fino ad ora ci siamo riferiti ai batteri poiché sono le entità più descritte.

Funghi, archaea e virus creano la "biosfera rara" (0,1% del GM).

La Candida rappresenta il genere fungino più comune, mentre virus più rappresentati sono famiglie di fagi (90%), che infettano i batteri. Le concentrazioni di microrganismi intestinali variano a seconda del pH, della tensione di O₂, dalla velocità del processo digestivo e della composizione dei prodotti digestivi. La concentrazione batterica, espressa in unità formanti

IMPORTANZA DEL MICROBIOTA NEL METABOLISMO E SULLO STATO DI SALUTE

Il microbiota umano gioca un ruolo importante nell’ambito del metabolismo e sulla fisiologia dell'ospite.

Studi recenti suggeriscono una relazione critica tra il microbiota umano e il metabolismo dell'ospite.

La dieta e le sostanze chimiche come bisfenoli, ftalati, metalli pesanti e pesticidi possono alterare e modificare in modo significativo la popolazione microbica dell'intestino, così come la capacità di metabolizzare le sostanze chimiche ambientali, grazie agli enzimi che sono propri del GM, influenza la tossicità ultima di queste sostanze.

Queste interazioni che intercorrono tra il microbiota umano e il metabolismo dell'ospite sono, inoltre, un importante fattore che concorre allo sviluppo o meno di determinate patologie.

Molteplici funzioni sono supportate dal GM, ad esempio, i batteri presenti nel lume intestinale aiutano i processi digestivi favorendo inoltre la produzione di acidi grassi a catena corta. Favoriscono anche la funzione immunitaria, il metabolismo e la riproduzione. Sempre più sono le evidenze scientifiche che tendono a dimostrare come i disordini metabolici, come l'obesità e il diabete, siano fortemente influenzate dell’interazione fra  GM e le cellule dell'ospite attraverso la sua azione  nell’ambito del metabolismo cellulare.

Alcune ricerche hanno dimostrato che il microbiota e le sue variazioni possano essere anche coinvolte nello sviluppo di alcuni tipi di tumore così come nella progressione e nella risposta ai trattamenti.

Le nostre attuali conoscenze sul microbiota umano sono ancora limitate, ma si stanno evolvendo grazie anche alle nuove tecnologie genomiche.

Conclusioni

• Il microbiota di un essere umano è definito come l'insieme dei microrganismi che in maniera fisiologica vivono in simbiosi con il corpo umano
• È costituito da batteri, funghi, virus, protozoi
• La popolazione microbica si concentra soprattutto nell’apparato gastrointestinale, ma essa è presente sia all’interno che all’esterno del nostro organismo
• La tendenza alla sedentarietà, un non corretto stile di vita, una cattiva alimentazione, si stanno rivelando condizioni seriamente dannose per lo stato metabolico della popolazione
• L’incremento di malattie croniche non ne è la sola conseguenza, infatti, tali attitudini stanno determinando un peggioramento della qualità della vita di milioni di persone con aggravi finanziari a livello mondiale
• Il microbiota intestinale è un importante determinante dello stato di salute o di malattia e, quantunque sia unico per ogni individuo, studi recenti hanno segnalato alcuni modelli che tendono ad essere costanti nel corso della vita, dimostrando nelle persone sane una predominanza dei phyla Firmicutes e Bacteroidetes
• Le forme di disbiosi intestinale dovrebbero essere considerate e trattate con particolare attenzione visto il ruolo che hanno con la comparsa o la gravità di altre patologie, di carattere metabolico ed endocrino, come il T2DM, l'obesità e la MAFLD

• I meccanismi chiave attraverso i quali ciò si determina sono
• uno stato di infiammazione cronica sistemica
• le alterazioni del metabolismo
• l’infiltrazione di lipidi nel tessuto non adiposo (di primaria importanza nel fegato)
• la promozione della fibrosi.

In definitiva, risulta particolarmente importante ed urgente convertire la conoscenza del microbiota in applicazioni cliniche.