Il microbiota: l’alleato del sistema immunitario e della ricerca

Microrganismi, virus e funghi sono tutti riassumibili in una parola, al centro di  numerosi e più recenti studi, ma che esiste da sempre: il microbiota. Che abita e cambia nel nostro corpo sin da quando veniamo al mondo. A seconda di come nasciamo, il microbiota avrà delle caratteristiche specifiche in grado di mediare tra noi e l’ambiente: chi nasce con parto vaginale avrà meno probabilità di sviluppare intolleranze e allergie rispetto a chi nasce con un parto cesareo: i bambini nati con parto vaginale, ereditano gran parte del microbiota materno. Il microbiota colonizza le mucose dei nostri organi, ma abita per lo più nel nostro intestino, perché qui c’è abbondanza di cibo e acqua e tutto lo spazio necessario per crescere e svilupparsi.  

La scienza del microbiota

il più complesso di tutti è l’uomo, che ha circa 27 mila geni rispetto a un qualsiasi altro organismo vegetale: una semplice pianta di riso ne ha più del doppio, circa 46 mila.

È stato spontaneo chiedersi e stupirsi di come la nostra complessa macchina umana potesse funzionare con così pochi geni: alla fine degli anni ’90, la  prestigiosa rivista Nature dedicò la sua copertina a una scoperta che valse un Nobel a Joshua Ledeberg: sono proprio i batteri che ospitiamo nel nostro corpo a fornirci i geni che i nostri genitori non sono in grado di trasmetterci. Questi geni ci permettono di sfruttare l’energia delle sostanze di cui ci nutriamo, stimolando i processi digestivi e la risposta immunitaria, che consente la sopravvivenza umana. In parole semplici, questi batteri consentono ai vertebrati di sopravvivere in buona salute. Potremmo quindi definire il microbiota come la parte variabile del nostro genoma, variabile perchè influencer esterni possono alterarla. Esempi differenti di influencer sono: le modalità del parto, la dieta, lo stile di vita, il sonno e le terapie farmacologiche (1).  

Microbiota e microbioma: la differenza, in sintesi 

Parlando di microbiota, non si può non fare accenno al microbioma: i due termini sono spesso confusi, a scapito della loro importante diversità. Se il microbiota è la popolazione di microrganismi, funghi e virus già citati che abitano soprattutto nel nostro intestino, il microbioma è il patrimonio genetico del microbiota. È l’insieme dei geni che il microbiota è in grado di esprimere. Ogni persona ha il suo specifico microbioma. Di base, il nostro microbiota si trova in uno stato di eubiosi, ossia di equilibrio microbico interspecie. Non è detto però che sia esente da alterazioni, come la disbiosi.  

La disbiosi: un approfondimento 

Si tratta di una condizione che si verifica quando viene meno l’equilibrio anatomo-funzionale sopra citato. Il ruolo del microbiota è quello di produrre dei metaboliti che servono al nostro corpo: sono i cosiddetti postbiotici. Ne sono esempi gli SCFA, acidi grassi a catena corta, fondamentali per l’integrità della barriera dell’apparato gastrointestinale su cui vive il microbiota (altre barriere sulle quali vive sono quella  polmonare, bronchiale, orale, ecc.), e per molti altri processi metabolici. In caso di disbiosi, ossia di disequilibrio, si altera la risposta immunitaria e vengono richiamate cellule infiammatorie che intaccano le funzionalità dell’apparato gastrointestinale. Si può citare l’alterazione delle lattasi di superficie, influenzando l’intolleranza al lattosio. In questa condizione si verifica la cosiddetta Leaky Gut Syndrome o sindrome dell’intestino permeabile: altro non è che l’altra faccia di una seria disbiosi. Le gastroenteriti acute, che si verificano sia in età adulta sia infantile, sono un’altra conseguenza comune: per garantire l’equilibrio della flora intestinale si somministrano i probiotici, batteri buoni che colonizzano l’apparato gastrointestinale, influenzando positivamente il microbiota e anche il sistema immunitario. 

Irrobustire il microbiota. Quando iniziare 

I primi mille giorni di vita sono fondamentali ma, fino ai sette anni, il bambino forma il suo native microbiota che poi si stabilizzerà. In base alla sua capacità di essere o meno tollerante a una colonizzazione batterica esterna, formulerà una capacità di risposta immunitaria più o meno efficace. Infatti, il bambino acquisisce dalla madre i linfociti T-regolatori, cellule che consentono ai batteri che incontra di entrare nel suo organismo e stabilire un equilibrio: maggiore è la varietà biologica che si forma in questo periodo, più sarà efficace la risposta immunitaria del bambino. Il contatto con specie batteriche esterne, con gli animali, con altri bambini, e lo stesso stare all’aperto è di importanza estrema per il bambino: più specie batteriche incontrerà, più si creerà una connessione tra batteri buoni e batteri patogeni, utile a regolare la risposta immunitaria per tutto l’arco della sua vita. La variabilità tra batteri buoni, batteri cattivi e virus, se sotto controllo, è una ricchezza (2). 

Gli effetti della vita contemporanea sul microbiota 

I batteri accompagnano l’evoluzione umana. Con la rivoluzione industriale, con l’avvento degli elettrodomestici -come il frigorifero per la conservazione dei cibi- i cibi raffinati, l’utilizzo di detersivi ed emulsionanti, la troppa igiene, hanno spazzato via alcuni batteri fondamentali per la nostra salute. Gli occidentali sono più deboli in termini di risposta immunitaria. I cambiamenti climatici, che hanno aumentato gli allergeni esterni, enfatizzano ulteriormente questa nostra condizione di vulnerabilità. Oggi le aziende riscoprono questi batteri nelle parti di mondo più remote e le trasferiscono nelle regioni più densamente abitate e industrializzate, come i grandi centri urbani in cui non si trovano più. È il caso del Lactobacillus reuteri DSM 17938, un batterio che ha milioni di anni e che è stato riscoperto nel latte materno di una donna che viveva nelle Ande peruviane: era il 1990. Questo batterio è ad oggi un probiotico molto studiato e con un’ampia letteratura scientifica a supporto. I probiotici, sopra accennati, sono microrganismi vivi: alcuni sono già presenti nel nostro tratto intestinale, altri, di derivazione non umana, possono essere assunti attraverso i cibi fermentati, yogurt e integratori che ci proteggono dai microrganismi patogeni, anche attraverso la produzione di sostanze antimicrobiche. Ma non solo: grazie alla capacità di aderire in modo efficace alle pareti dell’intestino, batteri come il Lactobacillus reuteri DSM 17938 contribuiscono al buon funzionamento ed alla salute dell’intestino (3).  

Nemici del microbiota 

Un influencer negativo per il nostro microbiota è rappresentato dagli antibiotici. Gli antibiotici, utilizzati nei primi 3 anni di vita, compromettono la flora batterica e possono influenzare negativamente la risposta immunitaria del bambino. Studi scientifici condotti sui topi dimostrano che, a quelli cui è stata somministrata un’alta dose di penicillina nel primo anno di vita, hanno una probabilità fino all’80% di diventare obesi.  

È importante un’assunzione corretta e controllata di antibiotici, ricorrendovi solo quando è davvero necessario. Infatti, sembra che l’utilizzo di antibiotici nei primi mesi di vita spinga il microbiota che si sta formando ad esasperare -per difendersi- quei processi digestivo-funzionali che poi ne garantiranno il funzionamento in vita. In età adulta, ciò si tradurrà potenzialmente in un rischio più alto di contrarre malattie quali obesità e diabete mellito, sviluppare insulino-resistenza e sindrome metabolica (4). 

L’importanza dell’asse intestino-cervello 

Dal benessere del nostro intestino dipende anche il benessere del nostro cervello. I due organi sono infatti collegati -non a caso, quando ci si riferisce all’intestino, si parla anche di “secondo cervello” o “cervello basso”. Negli studi human to animal (dall’uomo all’animale) è stato trapiantato il microbiota di una persona autistica in un topolino. Il trapianto consiste in un trasferimento di feci, in questo caso dall’uomo al tratto gastrointestinale dell’animale. Si è notato che il topolino tendeva a isolarsi dal branco, assumendo comportamenti stereotipati. Anche in questo caso, la rivista Nature, intorno al 2010, aveva dedicato la sua copertina a una scoperta cruciale: la depressione è una malattia trasmissibile. Se trapiantato nei topi, il microbiota di uomini depressi farebbe assumere comportamenti depressi anche agli animali (5). 

Il ruolo del microbiota nelle malattie e nell’oncogenesi 

Il microbiota ha una correlazione anche con le malattie autoimmuni: si è dimostrato che alcuni soggetti affetti da artrite reumatoide e non trattati con immunosoppressori presentavano nel loro intestino il batterio Prevotella copri, in genere buono: se lo strato di muco isolante si riduce e le cellule entrano in contatto con esso, si scatena una risposta infiammatoria e gli anticorpi uccidono questo batterio. Alcune delle sostanze presenti sulle sue pareti sono però presenti anche nelle nostre articolazioni, il sistema immunitario le riconosce e le attacca, questo potrebbe contribuire al dolore cronico tipico di questa malattia. 

Il microbiota sembra anche influenzare le moderne terapie immunitarie contro il tumore. Si è visto che la presenza di alcune specie di batteri è in grado di modificare la risposta del soggetto all’ immunoterapia: se quelle specie sono assente nei pazienti prima dell’ immunoterapia, converrà trapiantarle per migliorarne la risposta (6). 

All’origine dell’universo, quantomeno quello del nostro organismo, c’è un ecosistema di batteri, microrganismi e virus di cui è necessario prendersi cura: il microbiota.  

Alessandro Acquaro
Medical Science Liaison, Recordati Italia

Bibliografia  

(1) Sender et al PloS Biol 14(8), 2018 

(2) Ziad al Nabhani Immunity, 2019; Xiaomei cong adv neonatal care 2019; Milani C. et al Microbiol and mol rev 2017; Koenig G. et al PNAS 2010; Lynch NEJM 2019 

 (3)  Dominiguez  Bello Mg gut, 2019 

 (4) Cox-cell, 2004; Jess t new eng j med, 2014 

 (5) Elseistein et al. Nature, 2016; Sharon 2019 Cell. Kelly j psichiatric reserch, 2016 

 (6) Routy, Science, 2017; Gopalakrishnan ,Science, 2017; Sher June, Life, 2016;  Pianta a  j clin. Invest 2017